甲烷二磺酸亚甲酯的合成与有关研究

研究背景

甲烷二磺酸亚甲酯是外观为白色或类白色粉末状固体的一种化学物品，其分子式与分子量分别为C₂H₄O₆S₂、188.17。该化合物可用于合成治疗动物中白血病等的药物制剂，也可用作锂电池电解液添加剂，提高锂离子电池的循环寿命[1]。

合成方法

方法一

将甲烷二磺酸，五氧化二磷与甲醛化合物混合物于0～80℃温度下球磨反应10～50min，就可得到甲烷二磺酸亚甲酯。该合成方法反应时间短，收率高，后处理简单[1]。

方法二

除上述提到的球磨法，甲烷二磺酸亚甲酯的合成还可如下步骤制备：将甲基二磺酸和二氯乙烷加入到反应容器中，搅拌均匀后加入五氧化二磷；升温至80-86℃后分批次向反应容器中同时加入多聚甲醛和五氧化二磷，加料完成后回流恒温反应1-3h；回流恒温反应完成后，静置，趁热倾倒出上层清液并冷却至室温，冷却后的上清液过滤抽干即得到白色的甲烷二磺酸亚甲酯。该合成方法原料易于搅拌且反应时间短，反应充分且产率高，合成过程工艺流程简单，易于操作，后续处理简便快捷，适用于工业化大规模生产[2]。

含量测定

化工检测技术领域报道的甲烷二磺酸亚甲酯含量的测定方法包括如下步骤：测定甲烷二磺酸亚甲酯样品中水分含量；称取5组纯甲烷二磺酸亚甲酯对照品，每组10mg，分别用甲醇定容于50ml，100ml，250ml，500ml，1000ml的容量瓶中，通过超声波溶解得到5组标准溶液；5组标准溶液各取5ul注入液相色谱仪进行测定；记录图谱数据，采用最小二乘法建立图谱的峰面积Y与甲烷二磺酸亚甲酯含X量间的回归模型；取10mg待测甲烷二磺酸亚甲酯样品用甲醇定容于100ml容量瓶中，通过超声波溶解得到试样溶液；取5ul注入液相色谱仪进行测定，记录图谱结果；所述测定方法采用LC20AD型岛津液相色谱仪。本发明的测定方法可以有效降低各种测量误差,测定结果准确，可靠性高[3]。

有关研究

化工领域公开了一种锂离子电池用的高温高安全非水电解液，按照重量分数包括以下物质：有机溶剂为高纯碳酸酯类有机溶剂，锂盐为六氟磷酸锂，四氟硼酸锂，双草酸硼酸锂，二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂，双氟草酸硼酸锂，双氟磺酰亚胺锂等一种或多种混合使用，所述的高温添加剂为硼酸三异丙酯，所述的添加剂为碳酸亚乙烯酯，甲烷二磺酸亚甲酯，1,3-(1-丙烯)磺内酯，1,3-丙烷磺内酯，环己基苯和氟磺酰基二氟乙酸甲酯等中的至少一种。高温下，高温添加剂硼酸三异丙酯缺电子结构易与PF₆相互作用，降低LiPF₆的热分解能力，提高电解液的热稳定性，进而提高电池的循环寿命及安全性能，能够满足电芯高温使用需求[4]。

另有研究报道了一种高镍三元材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)，虽然其具有较高的理论比容量(0.1C比容量>200mAh/g)，但其循环稳定性差，限制了其应用。基于此，深入研究成膜添加剂甲烷二磺酸亚甲酯对NCM811/石墨软包电池循环稳定性的影响。实验结果表明，在使用1%甲烷二磺酸亚甲酯电解液的电池中循环500次后容量保持率能从85.6%提高到92.8%。结合表征结果和理论计算，认为甲烷二磺酸亚甲酯在电极反应中具有较高的优先级，能够优先于电解液进行氧化和还原反应，在正负电极表面形成的界面膜可以防止电解液分解，从而保护材料不受损害，有效提高了电池的循环稳定性[5]。

参考文献

[1]吴茂祥,卢碧强,王文国.球磨法合成甲烷二磺酸亚甲酯[J].  2012.

[2]刘学松,王晓玲,胥超,等.一种甲烷二磺酸亚甲酯的合成方法:CN202010064029.1[P].CN111153887A.

[3]易方,易宗明.一种甲烷二磺酸亚甲酯含量的测定方法:CN202211424908.6[P].CN115656386A.

[4]任加兴,刘子磊,赵志华,等.一种高温高安全非水电解液:CN201610327333.4[P].

[5]陈锦绣,范自强,柳方圆,等.甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)添加剂对NCM811||石墨软包电池的性能提升及作用机理研究[J].化工设计通讯, 2023, 49(9):153-157.