一種制備二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種制備二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式:LiN(CF3S02)2，可用作鋰離子電池的電解質(zhì)鋰鹽，電導(dǎo)率較高，化學(xué)穩(wěn)定性與電化學(xué)穩(wěn)定性高，對(duì)水穩(wěn)定性高。當(dāng)其不含結(jié)合水時(shí)，其晶體結(jié)構(gòu)是四面體配位結(jié)構(gòu)，因?yàn)镃F3基團(tuán)會(huì)阻礙鋰離子和陰離子形成螯合環(huán)，使它們只能形成橋連配體；當(dāng)其晶體結(jié)構(gòu)含有一個(gè)結(jié)合水時(shí)，水分子會(huì)與陰離子相互螯合橋連，從而形成更加穩(wěn)定的八面體結(jié)構(gòu)。因此，這種鋰鹽對(duì)水十分穩(wěn)定，不會(huì)水解，但在制備過(guò)程中，弓丨入的水將很難除去，物理化學(xué)方法都無(wú)法將結(jié)合水完全除去。
[0003]美國(guó)專利US 5874616公布了利用三氟甲基磺酰胺與其酰氟化合物三氟甲基磺酰氟在非親核性堿例如三乙胺的存在下加熱反應(yīng)，且反應(yīng)物進(jìn)一步與化學(xué)純碳酸鋰或者氫氧化鋰反應(yīng)制備二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰的方法。
[0004]日本專利JP 2000-086617公布了一種二(三氟甲基磺酰)亞胺鹽的合成方法。該方法在零下60°C下，三氟甲基磺酰氯與無(wú)水液氨和有機(jī)胺的混合物反應(yīng)，且反應(yīng)物反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)一步與堿金屬的氫氧化物或碳酸鹽反應(yīng)以制備二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰，產(chǎn)量為60%。
[0005]中國(guó)專利CN 101983960 A公布了一種二(三氟甲基磺酰)亞胺鹽的合成方法。將三氟甲基磺酰溴加入到氨水中反應(yīng)得到三氟甲基磺酰胺，將三氟甲基磺酰胺溶解于烷基胺溶液中，繼續(xù)加入三氟甲基磺酰溴，反應(yīng)完成后減壓去溶劑，將剩余物溶于二氯甲烷中，水洗后收集有機(jī)相得到二(三氟甲基磺酰)亞胺，將二(三氟甲基磺酰)亞胺與堿金屬的氫氧化物或碳酸鹽反應(yīng)以制備二(三氟甲基磺酰)亞胺鹽。
[0006]以上幾種技術(shù)，都是先制備二(三氟甲基磺酰)亞胺，然后與堿金屬的碳酸化合物或氫氧化物中和生成二(三氟甲基磺酰)亞胺鹽。中和反應(yīng)會(huì)生成水，而產(chǎn)物二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰極易吸水，因此這幾種方法所得到的產(chǎn)物不可避免的帶有結(jié)合水，并且這種結(jié)合水使用物理或化學(xué)的方法都無(wú)法完全除去。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種制備二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰的方法，該方法可以避免結(jié)合水的產(chǎn)生，制備水分含量很低的產(chǎn)品。
[0008]本發(fā)明提供的方法包括:
[0009]二(三氟甲基磺酰)亞胺的金屬鹽與鋰鹽在無(wú)水溶劑中復(fù)分解交換得到二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰。由于二(三氟甲基磺酰)亞胺鉀的晶體結(jié)構(gòu)不含結(jié)合水，所以采取先制備無(wú)水二(三氟甲基磺酰)亞胺鉀，再?gòu)?fù)分解交換可以獲得無(wú)水二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰。
[0010]優(yōu)選的，所述無(wú)水溶劑為所述無(wú)水溶劑為碳酸酯類溶劑、醚類溶劑、鹵化烴類溶劑、酮類溶劑和/或腈類溶劑，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、四氫呋喃、丙酮、醋酸乙酯、甲酸甲酯、雙三氟乙基碳酸酯、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]優(yōu)選的，所述二(三氟甲基磺酰)亞胺的金屬鹽為鈉鹽或鉀鹽。
[0012]優(yōu)選的，所述鋰鹽為為硼酸鋰或其的衍生物、草酸鋰或其衍生物和/或鋰的無(wú)機(jī)鹽，例如四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、雙草酸硼酸鋰、六氟砷酸鋰或草酸二氟硼鋰。
[0013]優(yōu)選的，所述產(chǎn)物經(jīng)洗滌或萃取純化，所述洗滌或萃取的溶劑包括二氯甲烷、甲苯、環(huán)己烷等非極性溶劑。
[0014]優(yōu)選的，所述反應(yīng)溫度為室溫(15-25攝氏度)或低于無(wú)水溶劑的沸點(diǎn)。
[0015]優(yōu)選的，所述反應(yīng)時(shí)間為l_12h。
[0016]優(yōu)選的，所述二(三氟甲基磺酰)亞胺的金屬鹽和鋰鹽的比例為1:1-1.2。更優(yōu)選的，二(三氟甲基磺酰)亞胺的金屬鹽和鋰鹽的比例為1:1-1.05。
[0017]本發(fā)明的方法可以避免結(jié)合水的產(chǎn)生，制備水分含量很低的產(chǎn)品，工藝路線簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)易，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1、本發(fā)明產(chǎn)品的紅外譜圖；
[0019]圖2、本發(fā)明產(chǎn)品的13CNMR圖(以DMSO_d6為氘代試劑)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明提及的二(三氟甲基磺酰)亞胺鉀或相應(yīng)的金屬鹽的合成可以參照上述所提到的三個(gè)專利制備后者通過(guò)市購(gòu)獲得，其余試劑均為市購(gòu)。
[0021]實(shí)施例1:
[0022]在手套箱中，向錐形瓶中加入31.9g(0.1mol) 二(三氟甲基磺酰)亞胺鉀與50ml無(wú)水乙腈，在恒壓漏斗中加入9.37g四氟硼酸鋰與50ml無(wú)水乙腈。將四氟硼酸鋰的乙腈溶液慢慢滴加到二(三氟甲基磺酰)亞胺鉀的乙腈溶液中。常溫下攪拌3h直到無(wú)新的沉淀生成，靜置過(guò)夜。濾去不溶物，減壓去溶液，壓縮到15ml左右，加入甲苯，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥后得到二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰27.5g。
[0023]參見圖1，產(chǎn)品經(jīng)紅外檢測(cè)，在 73701^,78801^,106201^,119301^,13570^1 處通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)譜圖的對(duì)照，確定為二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰的特征基團(tuán)，參見圖2，其給出了相同的結(jié)論。
[0024]實(shí)施例2:
[0025]在手套箱中，向錐形瓶中加入31.9g(0.1mol) 二(三氟甲基磺酰)亞胺鉀與50ml無(wú)水碳酸二甲酯，在恒壓漏斗中加入19.4g雙草酸硼酸鋰與50ml無(wú)水碳酸二甲酯。將雙草酸硼鋰的碳酸二甲酯溶液慢慢滴加到二(三氟甲基磺酰)亞胺鉀的碳酸二甲酯溶液中。常溫下攪拌3h直到無(wú)新的沉淀生成，靜置過(guò)夜。濾去不溶物，減壓去溶液，壓縮到15ml左右，加入二氯甲烷，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥后得到二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰28g。
[0026]產(chǎn)品經(jīng)紅外檢測(cè)，在73701^,7880^1，1062cm-1,1193cm-1,1357CHT1 處通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)譜圖的對(duì)照，確定為二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰的特征基團(tuán)。
[0027]實(shí)施例3:
[0028]在手套箱中，向錐形瓶中加入31.9g(0.1mol) 二(三氟甲基磺酰)亞胺鉀與50ml無(wú)水碳酸二甲酯，在恒壓漏斗中加入14.4g草酸二氟硼酸鋰與50ml無(wú)水碳酸二甲酯。將草酸二氟硼鋰的碳酸二甲酯溶液慢慢滴加到二(三氟甲基磺酰)亞胺鉀的碳酸二甲酯溶液中。常溫下攪拌3h直到無(wú)新的沉淀生成，靜置過(guò)夜。濾去不溶物，減壓去溶液，壓縮到15ml左右，加入二氯甲烷，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥后得到二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰28g。
[0029]產(chǎn)品經(jīng)紅外檢測(cè)，在73701^,7880^1，1062cm-1,1193cm-1,1357CHT1 處通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)譜圖的對(duì)照，確定為二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰的特征基團(tuán)。
[0030]實(shí)施例4:
[0031]在手套箱中，向錐形瓶中加入31.9g(0.1mol) 二(三氟甲基磺酰)亞胺鉀與60ml無(wú)水醋酸乙酯，在恒壓漏斗中加入19.4g雙草酸硼酸鋰與60ml無(wú)水醋酸乙酯。將雙草酸硼鋰的醋酸乙酯溶液慢慢滴加到二(三氟甲基磺酰)亞胺鉀的醋酸乙酯溶液中。常溫下攪拌3h直到無(wú)新的沉淀生成，靜置過(guò)夜。濾去不溶物，減壓去溶液，壓縮到20ml左右，加入二氯甲烷，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥后得到二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰28g。
[0032]產(chǎn)品經(jīng)紅外檢測(cè)，在73701^,7880^1，1062cm-1,1193cm-1,1357CHT1 處通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)譜圖的對(duì)照，確定為二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰的特征基團(tuán)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰的方法，包括: 二(三氟甲基磺酰)亞胺的金屬鹽與鋰鹽在無(wú)水溶劑中發(fā)生反應(yīng)得到二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述無(wú)水溶劑為碳酸酯類溶劑、醚類溶劑、鹵化烴類溶劑、酮類溶劑或腈類溶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述二(三氟甲基磺酰)亞胺的金屬鹽為鈉鹽或鉀鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鋰鹽為硼酸鋰或其的衍生物、草酸鋰或其衍生物和/或鋰的無(wú)機(jī)鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)物經(jīng)洗滌或萃取純化，所述洗滌或萃取的溶劑為非極性溶劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)時(shí)間為l_12h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述二(三氟甲基磺酰)亞胺的金屬鹽和鋰鹽的比例為1:1-1.2。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰的方法，包括：二(三氟甲基磺酰)亞胺的金屬鹽與鋰鹽在無(wú)水溶劑中復(fù)分解交換得到二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰。本發(fā)明的方法可以避免結(jié)合水的產(chǎn)生，制備水分含量很低的產(chǎn)品，工藝路線簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)易，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
【IPC分類】C07C311-49, C07C303-40
【公開號(hào)】CN104844482
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510164337
【發(fā)明人】李法強(qiáng), 龔*, 賈國(guó)鳳, 彭正軍, 祝增虎, 諸葛芹, 王青磊
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年4月8日