1,3-丙基磺内酯的制备方法

背景及概述^[1]

1,3-丙基磺内酯(PS)广泛应用于染料、医药、表面活性剂等领域，近期随着绿色能源锂离子电池的开发，其作为一种锂离子电池有机电解液的防气胀功能添加剂而被广泛应用。 锂离子电池是新一代的绿色高能电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应、工作温度范围宽等众多优点，广泛应用于移动电话、笔记本计算机、摄录机、电子仪表、武器装备等。近年来，锂离子电池的产量飞速增长，应用领域不断扩大，根据市场调查表明，到2010年锂离子电池需求可达13.5亿只左右，已成为在二十一世纪对国民经济和人民生活具有重要意义的高新技术产品。 1.3丙烷磺内酯(PS)作为配制锂离子二次电解液的基础功能添加剂，其纯度的高低直接影响到电解液质量的优劣，目前国内市场出售的PS，纯度多在99.5％左右，达不到电池级要求(纯度＞99.9％)。

制备^[2-3]

方法1：一种1,3-丙基磺内酯的制备方法，其包括如下步骤：

S1.将1mol的3-氯丙醇与亚硫酸钠溶液(浓度为10wt％)投入反应容器中充分混合，3-氯丙醇与亚硫酸钠的物质的量之比为1：1.5，控制温度在 25℃，反应48h,然后于真空度-0.08MPa及90℃下减压脱水浓缩。然后向浓缩液中加入浓盐酸(浓度为30wt％)酸化，加入的浓盐酸中HCl与3-氯丙醇的物质的量之比为3：1,控制温度在25℃并搅拌12h，然后过滤，滤液浓缩，得含有3-羟基丙磺酸的浓缩液；

S2.将浓缩液在40-110℃下减压蒸馏(真空度为-0.05MPa)使3-羟基丙磺酸脱水闭环(处理2h),得到含1,3-丙基磺内酯的粗品；

S3.将S2得到的粗品放入精馏塔中先于120℃左右精馏除水，除水完毕后，升温至160℃左右进行精馏处理，得0.91mol的1,3-丙基磺内酯(纯度为99.93％，总收率为91％)。

方法2：一种1,3-丙烷磺内酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氯化钙溶于去离子水中搅拌至固体溶解，制得质量浓度为15％的氯化钙溶液；向氯化钙溶液中加入柠檬酸，继续搅拌至固体溶解，制得混合溶液A；其中，所述氯化钙、柠檬酸的质量比为5：0.3；

(2)将聚丙烯酸钠溶于去离子水中搅拌制得质量浓度为3％的聚丙烯酸纳溶液，并将其缓慢加入到上述制得的混合溶液A中，滴加完毕后在3000转/分的状态下搅拌 30min，制得混合溶液B；其中，所述聚丙烯酸纳溶液的滴加速度为1ml/L；聚丙烯酸钠、氯化钙的质量比为0.1:1；

(3)制备质量浓度为20％的碳酸钠溶液，然后将上述制得的混合溶液B快速加入到碳酸钠溶液中，5000转/分的状态下搅拌沉淀，沉淀结束后过滤，用去离子水洗涤沉淀，干燥制得多孔碳酸钙；

(4)将过氧苯甲酸和去离子水混合在50℃下搅拌至固体溶解，然后加入多孔碳酸钙，浸渍处理3h，然后冷却至室温，干燥，制得催化剂；其中，过氧苯甲酸、多孔碳酸钙的质量比为1：15；

(5)将烯丙基磺酸钠和硫酸溶液混合加入到三口烧瓶中，1500转/分的搅拌转速下搅拌混合10min，然后加入上述制得的催化剂，缓慢升温至80℃，搅拌反应1h，反应结束后冷却至室温，加入氢氧化钠的乙醇溶液，搅拌混合30min，然后加入盐酸酸化，制得3-羟基丙磺酸；其中，所述烯丙基磺酸钠、催化剂的质量比为10：1；所述氢氧化钠的乙醇溶液中，氢氧化钠、乙醇的质量比为5：15；

(6)将上述制得的3-羟基丙磺酸和正己烷混合加入到三口烧瓶内，在100℃，3000转/分的条件下搅拌反应3h，反应结束后冷却至室温，减压蒸馏，制得目标产物1,3- 丙烷磺内酯。

主要参考资料

[1] CN200910068035.8 一种精制1.3丙烷磺内酯的方法

[2] (CN110105326) 一种1,3-丙基磺内酯的制备方法

[3] CN201810625698.4 一种1,3-丙烷磺内酯的制备方法