三氟甲磺酸钾的制备方法与流程

本发明涉及三氟甲磺酸盐的制备，具体涉及一种三氟甲磺酸钾的制备方法。

背景技术：

1、三氟甲磺酸钾（potassium trifluoromethanesulfonate，又称三氟酸钾，kotf），化学式为cf3ko3s，cas号为2926-27-4，是三氟甲磺酸的钾盐。该化合物常温下呈白色结晶性粉末，熔点约235–256℃，热稳定性优异，加热至400℃以上方可分解；易溶于水、甲醇、乙醇等极性溶剂，难溶于乙醚、石油醚等非极性溶剂，水溶液呈中性，化学性质稳定。

2、三氟甲磺酸钾用途广泛，在有机合成领域可作为高效催化剂或助剂，促进酯化、缩合等反应，提升反应收率与选择性；在电化学领域，可作为电解质添加剂用于锂离子电池电解液，改善电池循环稳定性与倍率性能，也可用于制备高电压水系钾离子电池的电解质；此外还可作为氟源中间体用于合成各类含氟化合物。随着新能源产业的快速发展，三氟甲磺酸钾作为锂电池电解液的重要组分，其市场需求持续增长。

3、三氟乙酸作为一种来源广泛、价格相对低廉的化工原料，若能开发一种以三氟乙酸为原料、工艺简单、条件温和、收率高、适合工业化生产的三氟甲磺酸钾制备方法，既能延伸产品价值链，还能显著降低三氟甲磺酸钾的生产成本，因此需要探究一种通过三氟乙酸制备三氟甲磺酸钾的方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种三氟甲磺酸钾的制备方法以延伸三氟乙酸的产品价值，显著降低三氟甲磺酸钾的生产成本。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种三氟甲磺酸钾的制备方法，包括以下步骤：

4、s1：将三氟乙酸、氢氧化钾进行中和反应，得到三氟乙酸钾；

5、s2：以二氧化硫为亚磺化、氧化试剂，乙腈为溶剂，加入三氟乙酸钾，在复合催化剂的作用下，通过脱羧-亚磺化、氧化制得三氟甲磺酸钾，得到含有三氟甲磺酸钾的混合溶液；所述复合催化剂包括引发稳定剂，所述引发稳定剂为卤代盐，以通过引发稳定剂引发反应同时减少副反应的进行；

6、s3：然后对含有三氟甲磺酸钾的混合溶液进行脱溶、降温、离心，得到三氟甲磺酸钾。

7、优选地，所述s2步骤具体为：

8、s21：在搅拌的条件下，向乙腈中加入三氟乙酸钾粉末，得到原料液；

9、s22：向原料液中加入复合催化剂溶解，然后抽负压，氮气置换，得到待反应液；

10、s23：向待反应液中通入二氧化硫，在120℃-125℃下反应4h-7h，得到含有三氟甲磺酸钾的反应溶液。

11、优选地，所述乙腈、二氧化硫、复合催化剂的含水量为50ppm以下。

12、优选地，反应压力为0.8mpa-1.4mpa。

13、优选地，所述s22步骤中，所述抽负压为-0.01mpa。

14、优选地，所述s2步骤中，所述三氟乙酸钾与所述二氧化硫的摩尔比为1:3-5。

15、优选地，所述卤代盐为引发性卤代盐或引发性卤代盐和稳定可逆反应卤代盐。

16、优选地，所述引发性卤代盐为碘化钾、氟化钾、溴化钾、溴化亚铜、碘化亚铜中的一种或几种。

17、优选地，所述稳定可逆反应卤代盐为氯化铝、氯化铁、氯化锌、溴化亚铜、碘化亚铜中的一种或几种。

18、优选地，所述复合催化剂还包括分子连接剂，所述分子连接剂为相转移催化剂，所述相转移催化剂为季铵盐类。

19、优选地，所述引发性卤代盐的投料量为三氟乙酸钾的15-25mol%，所述相转移催化剂的投料量为三氟乙酸钾的3-5mol%，所述稳定可逆反应卤代盐的投料量为三氟乙酸钾的0.5-4mol%。

20、优选地，所述s1步骤中，所述中和反应的温度低于35℃以下，反应时间为4-10h。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

22、本发明提供三氟甲磺酸钾的制备方法，首先将三氟乙酸、氢氧化钾进行中和反应，得到三氟乙酸钾；然后以二氧化硫为亚磺化、氧化试剂，乙腈为溶剂，加入三氟乙酸钾，在复合催化剂的作用下，通过脱羧-亚磺化先制备得到三氟甲基亚磺酸钾，在二氧化硫持续通入的情况下，在0.8mpa-1.4mpa、120℃-125℃的条件下继续氧化制得三氟甲磺酸钾，得到含有三氟甲磺酸钾的混合溶液；所述复合催化剂包括引发稳定剂，所述引发稳定剂为卤代盐；然后对含有三氟甲磺酸钾的混合溶液进行精制，得到三氟甲磺酸钾；故预先通过将三氟乙酸转化为钾盐，然后再通过复合催化剂引发反应，使得二氧化硫与三氟乙酸钾进行反应，制备得到三氟甲磺酸钾；因此，本发明以三氟乙酸为原料提供了一条将三氟乙酸转化为三氟甲磺酸钾的工艺路线，制备简单且工艺路线简短；不仅显著制备成本，还延伸了产品价值链，提高三氟乙酸的使用范围。

1.一种三氟甲磺酸钾的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的三氟甲磺酸钾的制备方法，其特征在于，所述s2步骤具体为：

3.如权利要求2所述的三氟甲磺酸钾的制备方法，其特征在于，所述乙腈、二氧化硫、复合催化剂的含水量为50ppm以下。

4.如权利要求1或2所述的三氟甲磺酸钾的制备方法，其特征在于，反应压力为0.8mpa-1.4mpa。

5.如权利要求2所述的三氟甲磺酸钾的制备方法，其特征在于，所述s2步骤中，所述三氟乙酸钾与所述二氧化硫的摩尔比为1:3-5。

6.如权利要求1所述的三氟甲磺酸钾的制备方法，其特征在于，所述卤代盐为引发性卤代盐或引发性卤代盐和稳定可逆反应卤代盐。

7.如权利要求6所述的三氟甲磺酸钾的制备方法，其特征在于，所述引发性卤代盐为碘化钾、氟化钾、溴化钾、溴化亚铜、碘化亚铜中的一种或几种。

8.如权利要求6所述的三氟甲磺酸钾的制备方法，其特征在于，所述稳定可逆反应卤代盐为氯化铝、氯化铁、氯化锌、氯化锡中的一种或几种。

9.如权利要求7或8所述的三氟甲磺酸钾的制备方法，其特征在于，所述复合催化剂还包括分子连接剂，所述分子连接剂为相转移催化剂，所述相转移催化剂为季铵盐类。

10.如权利要求9所述的三氟甲磺酸钾的制备方法，其特征在于，所述引发性卤代盐的投料量为三氟乙酸钾的15-25mol%，所述相转移催化剂的投料量为三氟乙酸钾的3-5mol%，所述稳定可逆反应卤代盐的投料量为三氟乙酸钾的0.5-4mol%。