本發(fā)明屬于有機(jī)合成領(lǐng)域，尤其涉及一種高純度甲基二磺酸的制備方法。

背景技術(shù)：

1、甲基二磺酸，別名亞甲基二磺酸，英文名methanedisulfonic?acid，cas號503-40-2，化學(xué)式ch2(so3h)2，廣泛應(yīng)用于化學(xué)合成、電鍍等工業(yè)領(lǐng)域。隨著鋰電行業(yè)的興起，甲基二磺酸經(jīng)常被用作合成鋰電添加劑甲基二磺酸亞甲酯的中間體。除此之外，甲基二磺酸還可以直接應(yīng)用于鋰電材料和半導(dǎo)體工業(yè)，如cn103755147a公開了一種以甲基二磺酸為主要成分的ito膜蝕刻液，這些領(lǐng)域的應(yīng)用對甲基二磺酸的純度，尤其是雜質(zhì)含量，如水分、金屬離子等提出了較高的要求。

2、關(guān)于甲基二磺酸的制備方法，一種是使用甲磺酸與三氧化硫反應(yīng)，例如us2842589a，該方法得到的甲基二磺酸含有較多的甲磺酸、硫酸等雜質(zhì)酸，較難分離純化；cn115052858a、cn115066415a等對其進(jìn)行了改進(jìn)，磺化過程中使用環(huán)丁砜為溶劑或直接改用環(huán)丁砜-三氧化硫絡(luò)合物為磺化試劑，提升了甲基二磺酸的收率，但仍然未解決純化的問題；cn116693427a提出在反應(yīng)后通過降溫使甲基二磺酸從反應(yīng)混合物中結(jié)晶出來，提純產(chǎn)品，但該方法設(shè)備要求高，工藝操作復(fù)雜，較難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。另一條主流的路線是使用二氯甲烷與亞硫酸鹽溶液進(jìn)行磺化反應(yīng)，經(jīng)過酸化來制備，該路線的磺化過程需要高溫高壓來實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品中含有大量的na+、ca2+、mg2+、k+、fe2+等金屬離子，其中na+可高達(dá)3000ppm以上，難以去除，且酸化時殘留較多的雜質(zhì)酸，產(chǎn)品甲基二磺酸的純度僅達(dá)96％左右；cn108516944b使用二溴甲烷和相轉(zhuǎn)移催化劑對工藝進(jìn)行了改進(jìn)，得到了甲基二磺酸粗品，純度和水含量并未得到改善；cn109422670b公開了一種制備低水分高純度的烷基二磺酸的方法，在初步減壓蒸餾除水后，加入正硅酸甲酯反應(yīng)除去結(jié)晶水，得到低水分的成品，但該方法并沒有解決甲基二磺酸的提純和除去金屬離子的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有的甲基二磺酸制備工藝中，產(chǎn)品純度低、含水量和金屬離子含量高，產(chǎn)品質(zhì)量差的問題，提供一種高純度甲基二磺酸的制備方法，該方法具有制得的甲基二磺酸產(chǎn)品純度高、含水量低、金屬離子含量低，產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：提供一種高純度甲基二磺酸的制備方法，包括以下步驟：

3、s1：甲基二磺酸粗品與三烴基硅基化合物反應(yīng)，反應(yīng)過程中及時除去反應(yīng)副產(chǎn)物，反應(yīng)結(jié)束后，減壓精餾，得到甲基二磺酸雙硅基酯；

4、s2：甲基二磺酸雙硅基酯與水和/或醇反應(yīng)，生成甲基二磺酸，反應(yīng)結(jié)束，產(chǎn)物經(jīng)分離提純后，得到高純度的甲基二磺酸產(chǎn)品。

5、進(jìn)一步地，步驟s1中所述的三烴基硅基化合物選自六烴基二硅氧烷、六烴基二硅氮烷、六烴基二硅脲、七烴基二硅胺烷、三烴基氯硅烷、三烴基烴氧基硅烷、三烴基酰氧基硅烷、三烴基硅基胺、三烴基硅基咪唑、三烴基胺氧基硅烷、三烴基烯氧基硅烷、三烴基肟基硅烷或n,o-雙三烴基硅基乙酰胺中的至少一種。

6、進(jìn)一步地，步驟s1中所述的三烴基硅基化合物選自六甲基二硅氧烷、三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、七甲基二硅胺烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三甲基硅基咪唑、六甲基二硅脲或n,o-雙三甲基硅基乙酰胺中的至少一種。

7、進(jìn)一步地，所述的步驟s1的反應(yīng)溫度為20～150℃，反應(yīng)時間為4～60h，三烴基硅基化合物的硅元素與甲基二磺酸中磺酸基的摩爾比為0.5～10：1，減壓精餾的壓力為0.01～10kpa。

8、進(jìn)一步地，所述的步驟s1的反應(yīng)溫度為40～110℃，反應(yīng)時間為8～48h，三烴基硅基化合物的硅元素與甲基二磺酸中磺酸基的摩爾比為1～5：1。

9、進(jìn)一步地，所述的步驟s2中反應(yīng)溫度為-10～100℃，反應(yīng)時間為4～48h，水或醇與甲基二磺酸雙硅基酯的摩爾比不小于1。

10、進(jìn)一步地，所述的步驟s2中反應(yīng)溫度為25～60℃，反應(yīng)時間為8～24h，水或醇與甲基二磺酸雙硅基酯的摩爾比為1～4：1。

11、進(jìn)一步地，所述的步驟s2中使用反應(yīng)溶劑以促進(jìn)分散，所述的反應(yīng)溶劑選自烴類、鹵代烴類、酯類、醚類、酮類、腈類、酰胺類或砜類溶劑中的至少一種。

12、進(jìn)一步地，步驟s2中所述的反應(yīng)溶劑選自甲苯、環(huán)己烷、環(huán)戊烷、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙醚、1,3-二氧戊環(huán)、1,4-二氧六環(huán)、丙酮、乙腈、二甲基甲酰胺或二甲亞砜中的至少一種。

13、進(jìn)一步地，所述的步驟s2中，反應(yīng)結(jié)束后，先減壓蒸餾回收溶劑和含硅副產(chǎn)物，再高真空干燥脫除殘余低沸物和/或水分，得到高純度的甲基二磺酸產(chǎn)品，產(chǎn)品純度≥99％，金屬離子(al、ca、fe、k、mg、na、zn、cr、cu、pb)的單個含量均不超過10ppm。

14、本發(fā)明的有益效果是：

15、本發(fā)明通過大量的實(shí)驗(yàn)研究，提供一種高純度甲基二磺酸的制備方法，通過甲基二磺酸粗品與三烴基硅基化合物反應(yīng)，精餾得到過渡性中間產(chǎn)物甲基二磺酸雙硅基酯，該雙硅基酯水解或醇解后得到甲基二磺酸，且含硅副產(chǎn)物可以回收再利用，原料利用率高，得到的甲基二磺酸產(chǎn)品質(zhì)量好，可以滿足鋰電池、半導(dǎo)體等對甲基二磺酸產(chǎn)品質(zhì)量要求高的下游應(yīng)用需求。

16、所以，本發(fā)明提供的高純度甲基二磺酸的制備方法，同時具有產(chǎn)品收率高、純度高、水分低、金屬離子含量低，且綠色環(huán)保、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)，取得了好的技術(shù)效果。

技術(shù)特征：

1.一種高純度甲基二磺酸的制備方法，包括以下步驟：

2.權(quán)利要求1所述的高純度甲基二磺酸的制備方法，其特征在于，步驟s1中所述的三烴基硅基化合物選自六烴基二硅氧烷、六烴基二硅氮烷、六烴基二硅脲、七烴基二硅胺烷、三烴基氯硅烷、三烴基烴氧基硅烷、三烴基酰氧基硅烷、三烴基硅基胺、三烴基硅基咪唑、三烴基胺氧基硅烷、三烴基烯氧基硅烷、三烴基肟基硅烷或n,o-雙三烴基硅基乙酰胺中的至少一種。

3.權(quán)利要求1所述的高純度甲基二磺酸的制備方法，其特征在于，步驟s1中所述的三烴基硅基化合物選自六甲基二硅氧烷、三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、七甲基二硅胺烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三甲基硅基咪唑、六甲基二硅脲或n,o-雙三甲基硅基乙酰胺中的至少一種。

4.權(quán)利要求1所述的高純度甲基二磺酸的制備方法，其特征在于，所述的步驟s1的反應(yīng)溫度為20～150℃，反應(yīng)時間為4～60h，三烴基硅基化合物的硅元素與甲基二磺酸中磺酸基的摩爾比為0.5～10：1，減壓精餾的壓力為0.01～10kpa；所述的步驟s2中反應(yīng)溫度為-10～100℃，反應(yīng)時間為4～48h，水或醇與甲基二磺酸雙硅基酯的摩爾比不小于1。

5.權(quán)利要求1所述的高純度甲基二磺酸的制備方法，其特征在于，所述的步驟s1的反應(yīng)溫度為40～110℃，反應(yīng)時間為8～48h，三烴基硅基化合物的硅元素與甲基二磺酸中磺酸基的摩爾比為1～5：1；所述的步驟s2中反應(yīng)溫度為25～60℃，反應(yīng)時間為8～24h，水或醇與甲基二磺酸雙硅基酯的摩爾比為1～4：1。

6.權(quán)利要求1所述的高純度甲基二磺酸的制備方法，其特征在于，所述的步驟s2使用反應(yīng)溶劑以促進(jìn)分散，所述的反應(yīng)溶劑選自烴類、鹵代烴類、酯類、醚類、酮類、腈類、酰胺類或砜類溶劑中的至少一種。

7.權(quán)利要求1所述的高純度甲基二磺酸的制備方法，其特征在于，所述的步驟s2使用反應(yīng)溶劑以促進(jìn)分散，所述的反應(yīng)溶劑選自甲苯、環(huán)己烷、環(huán)戊烷、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙醚、1,3-二氧戊環(huán)、1,4-二氧六環(huán)、丙酮、乙腈、二甲基甲酰胺或二甲亞砜中的至少一種。

8.權(quán)利要求1所述的高純度甲基二磺酸的制備方法，其特征在于，所述的步驟s2中，反應(yīng)結(jié)束后，先減壓蒸餾回收溶劑和含硅副產(chǎn)物，再真空干燥脫除殘余低沸物和/或水分，得到高純度的甲基二磺酸產(chǎn)品，產(chǎn)品純度≥99％，金屬離子(al、ca、fe、k、mg、na、zn、cr、cu、pb)的單個含量均不超過10ppm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于有機(jī)合成領(lǐng)域，提供一種高純度甲基二磺酸的制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中甲基二磺酸的純度低、含水量高、金屬離子含量高，產(chǎn)品質(zhì)量差的問題。該制備方法包括以下步驟：S<subgt;1</subgt;：甲基二磺酸粗品與三烴基硅基化合物反應(yīng)，反應(yīng)過程中及時除去反應(yīng)副產(chǎn)物，反應(yīng)結(jié)束后，減壓精餾，得到甲基二磺酸雙硅基酯；S<subgt;2</subgt;：甲基二磺酸雙硅基酯與水和/或醇反應(yīng)，生成甲基二磺酸，反應(yīng)結(jié)束，產(chǎn)物經(jīng)分離提純后，得到高純度的甲基二磺酸產(chǎn)品。本發(fā)明的技術(shù)方案，較好地解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，可用于鋰電池、半導(dǎo)體等對甲基二磺酸產(chǎn)品質(zhì)量要求高的下游應(yīng)用領(lǐng)域中。

技術(shù)研發(fā)人員：傅人俊,張超,蔣玉貴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州祺添新材料股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2