1120-71-4 / 1,3-丙基磺內酯的制備方法

背景及概述^[1]

1,3-丙基磺內酯(PS)廣泛應用于染料、醫藥、表面活性劑等領域，近期隨著綠色能源鋰離子電池的開發，其作為一種鋰離子電池有機電解液的防氣脹功能添加劑而被廣泛應用。 鋰離子電池是新一代的綠色高能電池，具有電壓高、能量密度大、循環性能好、自放電小、無記憶效應、工作溫度范圍寬等眾多優點，廣泛應用于移動電話、筆記本計算機、攝錄機、電子儀表、武器裝備等。近年來，鋰離子電池的產量飛速增長，應用領域不斷擴大，根據市場調查表明，到2010年鋰離子電池需求可達13.5億只左右，已成為在二十一世紀對國民經濟和人民生活具有重要意義的高新技術產品。 1.3丙烷磺內酯(PS)作為配制鋰離子二次電解液的基礎功能添加劑，其純度的高低直接影響到電解液質量的優劣，目前國內市場出售的PS，純度多在99.5％左右，達不到電池級要求(純度＞99.9％)。

制備^[2-3]

方法1：一種1,3-丙基磺內酯的制備方法，其包括如下步驟：

S1.將1mol的3-氯丙醇與亞硫酸鈉溶液(濃度為10wt％)投入反應容器中充分混合，3-氯丙醇與亞硫酸鈉的物質的量之比為1：1.5，控制溫度在 25℃，反應48h,然后于真空度-0.08MPa及90℃下減壓脫水濃縮。然后向濃縮液中加入濃鹽酸(濃度為30wt％)酸化，加入的濃鹽酸中HCl與3-氯丙醇的物質的量之比為3：1,控制溫度在25℃并攪拌12h，然后過濾，濾液濃縮，得含有3-羥基丙磺酸的濃縮液；

S2.將濃縮液在40-110℃下減壓蒸餾(真空度為-0.05MPa)使3-羥基丙磺酸脫水閉環(處理2h),得到含1,3-丙基磺內酯的粗品；

S3.將S2得到的粗品放入精餾塔中先于120℃左右精餾除水，除水完畢后，升溫至160℃左右進行精餾處理，得0.91mol的1,3-丙基磺內酯(純度為99.93％，總收率為91％)。

方法2：一種1,3-丙烷磺內酯的制備方法，包括以下步驟：

(1)將氯化鈣溶于去離子水中攪拌至固體溶解，制得質量濃度為15％的氯化鈣溶液；向氯化鈣溶液中加入檸檬酸，繼續攪拌至固體溶解，制得混合溶液A；其中，所述氯化鈣、檸檬酸的質量比為5：0.3；

(2)將聚丙烯酸鈉溶于去離子水中攪拌制得質量濃度為3％的聚丙烯酸納溶液，并將其緩慢加入到上述制得的混合溶液A中，滴加完畢后在3000轉/分的狀態下攪拌 30min，制得混合溶液B；其中，所述聚丙烯酸納溶液的滴加速度為1ml/L；聚丙烯酸鈉、氯化鈣的質量比為0.1:1；

(3)制備質量濃度為20％的碳酸鈉溶液，然后將上述制得的混合溶液B快速加入到碳酸鈉溶液中，5000轉/分的狀態下攪拌沉淀，沉淀結束后過濾，用去離子水洗滌沉淀，干燥制得多孔碳酸鈣；

(4)將過氧苯甲酸和去離子水混合在50℃下攪拌至固體溶解，然后加入多孔碳酸鈣，浸漬處理3h，然后冷卻至室溫，干燥，制得催化劑；其中，過氧苯甲酸、多孔碳酸鈣的質量比為1：15；

(5)將烯丙基磺酸鈉和硫酸溶液混合加入到三口燒瓶中，1500轉/分的攪拌轉速下攪拌混合10min，然后加入上述制得的催化劑，緩慢升溫至80℃，攪拌反應1h，反應結束后冷卻至室溫，加入氫氧化鈉的乙醇溶液，攪拌混合30min，然后加入鹽酸酸化，制得3-羥基丙磺酸；其中，所述烯丙基磺酸鈉、催化劑的質量比為10：1；所述氫氧化鈉的乙醇溶液中，氫氧化鈉、乙醇的質量比為5：15；

(6)將上述制得的3-羥基丙磺酸和正己烷混合加入到三口燒瓶內，在100℃，3000轉/分的條件下攪拌反應3h，反應結束后冷卻至室溫，減壓蒸餾，制得目標產物1,3- 丙烷磺內酯。

主要參考資料

[1] CN200910068035.8 一種精制1.3丙烷磺內酯的方法

[2] (CN110105326) 一種1,3-丙基磺內酯的制備方法

[3] CN201810625698.4 一種1,3-丙烷磺內酯的制備方法