1，4，5，8—辛烷四腈的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于化合物制備的技術領域，具體涉及一種1，4,5,8-辛烷四腈的制備方 法。
【背景技術】
[0002] 1，4,5,8-辛烷四腈主要用作有機合成中間體，高沸點溶劑，電解液添加劑。目前 隨著純電動汽車以及電動自行車的發(fā)展，鋰離子電池能量密度已經(jīng)不能滿足需求。發(fā)展高 電壓是未來研究方向之一。傳統(tǒng)的碳酸酯電解液會在4.5 V電壓以上發(fā)生分解，電解液的持 續(xù)分解會嚴重影響電池性能，向電解液中添加電解液添加劑提高電池的性能已迫在眉睫。 現(xiàn)有技術中采用金屬鈉參與反應，會導致整個制備工藝的安全性不高，工業(yè)化困難。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的技術目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種1，4,5,8-辛烷四腈的制 備方法，采用丙烯腈和丁二腈為原料進行制備，制備方法還具有產(chǎn)率高、原材料易得，反應 控制簡單，產(chǎn)品純度高等優(yōu)點。制備的材料可以在正極表面成膜，隔斷過渡金屬離子在高電 壓下催化電解液分解，從而提高電池性能。
[0004] 本發(fā)明的技術目的通過下述技術方案予以實現(xiàn)：
[0005] 1，4，5，8-辛烷四腈的制備方法，按照下述步驟進行：
[0006] 步驟1，在反應容器中添加叔丁醇鉀和甲苯，并分散成均勻的懸浮液，接著，并將懸 浮液加熱至50_70°C;
[0007] 步驟2,向懸浮液中加入丁二腈，在加入丁二腈的過程中維持懸浮液溫度與步驟1 的溫度一致，在析出淺黃色固體時，將反應體系加熱至80_100°C下繼續(xù)反應1-5小時，待反 應結束后，加入冰水降溫至5-10攝氏度，然后過濾并將濾餅水洗干凈；
[0008] 步驟3,步驟2得到的濾餅加入氫氧化鈉水溶液中，再依次加入甲苯、叔丁基鄰苯二 酚氯化銨、芐基三乙基氯化銨攪拌均勻得到混合液，再向混合液中加入丙烯腈，在上述加 入甲苯、叔丁基鄰苯二酚氯化銨、芐基三乙基氯化銨和丙烯腈的過程中，控制體系溫度為 20-40。。；
[0009] 步驟4,在加入丙烯腈后，將混合液在50_70°C的條件下反應至少1小時得到反應 液，優(yōu)選1 一3小時，并自然冷卻至室溫20-25攝氏度；
[0010] 步驟5,向冷卻至室溫的反應液中加入水進行分液處理，得到水相和有機相，將有 機相進行干燥和減壓濃縮，得到褐色有狀物，即為粗產(chǎn)品1，4，5，8-辛烷四腈；
[0011] 步驟6，將粗產(chǎn)品1，4，5，8-辛烷四腈進行蒸餾，以得到精制的1，4，5，8-辛烷四 腈，選擇在60-80°C條件下進行分子蒸餾，優(yōu)選70-80攝氏度。
[0012] 在本發(fā)明的技術方案中，整個反應過程在惰性氣體保護下進行，例如氮氣、氬氣或 者氦氣。
[0013] 在本發(fā)明的技術方案中，整個反應過程在機械攪拌或者超聲分散下進行，以使各 個組分能夠充分混合接觸。
[0014] 在本發(fā)明的技術方案中，在步驟1和2中，步驟2中使用的丁二腈與步驟1使用的叔 丁醇鉀的摩爾比為1: (1一1.2);在步驟1和2中，步驟2中使用的丁二腈的摩爾數(shù)與步驟1使 用的甲苯的體積之比為（1 一 10):1000，優(yōu)選(5-8): 1000。
[0015] 在本發(fā)明的技術方案中，在步驟3中，步驟2中使用的丁二腈的摩爾數(shù)與步驟3中使 用的甲苯的體積之比為（1 一 10):1000，優(yōu)選(5-8): 1000。
[0016] 在本發(fā)明的技術方案中，在步驟3中，以質量份數(shù)比計，步驟2中使用的丁二腈、步 驟3中使用的叔丁基鄰苯二酚氯化銨和步驟3中使用的芐基三乙基氯化銨的質量比為(30- 40) :1:1，優(yōu)選（35-38):1:1。
[0017] 在本發(fā)明的技術方案中，在步驟3中，以摩爾比計，步驟3中使用的丙烯腈和步驟2 使用的丁二腈的摩爾比為（1 一2) :1，優(yōu)選(1.5-2) :1。
[0018] 在本發(fā)明的技術方案中，在步驟3中，氫氧化鈉水溶液中氫氧化鈉的濃度為10- 20mol/L，步驟2中使用的丁二腈的質量與步驟3使用的氫氧化鈉水溶液的體積之比為1: (1-1.5)。
[0019]在本發(fā)明技術方案中，以有機反應丁二腈和丙烯腈合成1，4,5,8-辛烷四腈，與現(xiàn) 有技術的制備方法相比，本發(fā)明中避免堿金屬的使用，以有機反應進行合成，原料安全，反 應過程可控，對產(chǎn)物1，4,5,8-辛烷四腈進行核磁共振的檢測，Η譜數(shù)據(jù)如下：1H-匪R (400102，〇03〇~)3(?卩]\〇:1.94(14!〇,2.37(8,4!〇2.5(?，2!〇，如附圖1所示。以氣相色譜進 行檢測，儀器:氣相色譜儀;色譜柱型號:RTX-65，30m X 0.32mm X 0.25μπι;檢測條件:進樣口 溫度:200°C，分流比：100:1;柱流速：lml/min，柱箱溫度(程序升溫）：初溫40°C，保持5min， 一階升溫速率20°C/min，二階溫度220°C，保持5min;檢測器:FID檢測器，溫度：290°C，氫氣 流量:30ml/min，空氣流量:400ml/min，尾吹流量:25ml/min，恒定柱流+尾吹:26ml/min;樣 品制備：lg樣品溶于9g溶劑中，進樣量:0.5μ1。刪除溶樣溶劑峰及溶樣溶劑雜質峰后，面積 歸一化含量即為產(chǎn)品純度，產(chǎn)品中殘留溶劑的面積歸一化含量即為溶劑殘留。
[0021] 本發(fā)明中避免堿金屬的使用，以有機反應進行合成1，4,5,8-辛烷四腈，在電池領 域對外加添加劑有嚴格要求，電池對于水分還有酸值要求很高，水分高，電池性能下降，酸 值高，電池壽命低，利用本發(fā)明技術方案制備的1，4，5，8-辛烷四腈純度可達99.5 %以上， 水分含量< 20ΡΡΜ，酸值< 50ΡΡΜ，用作電池的電解液添加劑之后在負極形成SEI膜，有效的 保護負極，不僅防止高溫下容量的降低，還可有效提高高溫情況下電池的性能。
【附圖說明】
[0022] 圖1是利用本發(fā)明制備方法制備的1，4,5,8-辛烷四腈的核磁共振譜圖。
[0023] 圖2是本發(fā)明制備方法的路線示意圖。
[0024] 圖3是添加有l(wèi)wt%的1，4,5,8-辛烷四腈的電解液的電池和不進行添加的基礎電 解液的電池分別于65°C循環(huán)50周前后的EIS圖，白色矩形代表不進行添加的基礎電解液的 電池，黑色菱形代表添加有l(wèi)wt%的1，4,5,8-辛烷四腈的電解液的電池。
【具體實施方式】
[0025]下面結合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案。
[0026] 實施例1
[0027] 步驟1，在反應容器中添加叔丁醇鉀和甲苯，并分散成均勻的懸浮液，接著，并將懸 浮液加熱至70°C;
[0028] 步驟2,向懸浮液中加入丁二腈，在加入丁二腈的過程中維持懸浮液溫度與步驟1 的溫度一致，在析出淺黃色固體時，將反應體系加熱至l〇〇°C下繼續(xù)反應5小時，待反應結束 后，加入冰水降溫至5攝氏度，然后過濾并將濾餅水洗干凈；
[0029] 步驟3,步驟2得到的濾餅加入氫氧化鈉水溶液中，再依次加入甲苯、叔丁基鄰苯二 酚氯化銨、芐基三乙基氯化銨攪拌均勻得到混合液，再向混合液中加入丙烯腈，在上述加入 甲苯、叔丁基鄰苯二酚氯化銨、芐基三乙基氯化銨和丙烯腈的過程中，控制體系溫度為20 °c；
[0030] 步驟4,在加入丙烯腈后，將混合液在70°C的條件下反應1小時得到反應液，并自然 冷卻至室溫25攝氏度；
[0031] 步驟5,向冷卻至室溫的反應液中加入水進行分液處理，得到水相和有機相，將有 機相進行干燥和減壓濃縮，得到褐色有狀物，即為粗產(chǎn)品1，4，5，8-辛烷四腈；
[0032] 步驟6,將粗產(chǎn)品1，4,5,8-辛烷四腈進行蒸餾，以得到精制的1，4,5,8-辛烷四 腈，選擇在80°C條件下進行分子蒸餾。
[0033] 整個反應過程在