3,3,3-三氟丙烯碳酸酯的合成

简介

氟代溶剂由于具有强电负性氟原子的加入，从而改变电解质相界面层的结构和成分，提高了对高压正极的稳定性，具有较高的闪点甚至无闪点，因此使用氟代溶剂替代碳酸酯有利于抑制电解液的燃烧，从而提高锂离子电池的安全性。常用的氟代溶剂有3,3,3-三氟丙烯碳酸酯。其独特的分子结构赋予其比氟代碳酸乙烯酯（FEC）等其他氟代溶剂更高的稳定性。此外，3,3,3-三氟丙烯碳酸酯的高稳定性还有助于减少电池在充放电过程中的副反应，降低电池的内阻和极化现象，从而进一步提高电池的输出功率和能量密度。这些特性使得其成为锂离子电池电解液中一种非常有价值的氟代溶剂[1]。

3,3,3-三氟丙烯碳酸酯的性状

合成

方法一：在无水甲醇中浸泡三天，每12小时更换一次溶剂。在真空干燥箱中干燥溶剂交换样品12小时。通过带压力调节阀1.0 MPa的CO2高压气瓶连接含有环氧化物和催化剂混合物的PTEF棒。使用2-（三氟甲基）环氧乙烷作为模型底物。使用具有特定官能团的环氧化物，如吸电子、供电子和大空间位阻。在80°C下反应3小时。将反应物和产物溶解在足够的甲醇中，并通过离心分离非均相催化剂。用二氯甲烷洗涤两次，使分离的催化剂再生，并在真空下干燥得到标题化合物3,3,3-三氟丙烯碳酸酯[2]。

方法二：加入1,1,1-三氟-2,3-丙二醇100g（0.77mol）和三乙胺215g（2.75当量：2.12mol）和THF 300ml并溶解。在将内部温度控制在0~10℃的同时，加入120g硫酰氯（1.16当量：0.89mol）-二氯甲烷165ml溶液，并在0℃下搅拌4小时。通过19F-NMR测量的反应变化率为95%。反应完成后，加入1N HCl水溶液，用乙酸乙酯萃取两次。回收的有机相用饱和碳酸氢钠水溶液、10%盐水洗涤，用无水硫酸钠干燥，减压浓缩，真空干燥，得到由下式表示的环状硫酸酯形式的产物3,3,3-三氟丙烯碳酸酯。通过19F-NMR内标法测定，收率为80%[3]。

参考文献

[1] 杨文龙,马亚锋,魏攀,等. 3,3,3-三氟丙烯碳酸酯合成研究进展 [J]. 浙江化工, 2025, 56 (5): 1-3+21.

[2] Ren, Meiyu; et al. Fluorine-Functionalized 2D Dysprosium(III)-Organic Framework for Highly Catalyzing CO2-Epoxide Cycloaddition. Journal of Molecular Structure (2025), 1336, 142068.

[3] Koh M. Preparation of fluorine-containing diols by hydride reduction of polyfluorooxocarboxylate esters[P]. Japan Patent: JP2008230970A, 2008-10-02.