甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物的合成方法
阅读说明：本技术 甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物的合成方法 (Synthesis method of pyrimidine aminoethyl methacrylate compound ) 是由 刘鹏 田丽霞 张茜 张民 彭鹏鹏 郝俊 侯荣雪 王军 葛建民 武利斌 闫彩桥 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物的合成方法,涉及锂电池技术领域,所述合成方法是取氨基嘧啶类化合物与甲基丙烯酸异氰基乙酯经加成反应,即得所述甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物。本发明可以有效抑制加入甲基丙烯酸异氰基乙酯后发生剧烈的聚合现象产生副产物,进一步提高产品的收率；本发明的合成方法收率达到97.89％以上,纯度达99.5％以上。(The invention discloses a synthesis method of a pyrimidine amino ethyl methacrylate compound, and relates to the technical field of lithium batteries. The invention can effectively inhibit the byproduct generated by violent polymerization after adding the isocyano ethyl methacrylate, and further improve the yield of the product; the synthesis method has the advantages that the yield is more than 97.89%, and the purity is more than 99.5%.)
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体为甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物的合成方法。
背景技术
锂离子电池目前被广泛的应用于新能源汽车市场，在锂离子电池的制造过程中面临诸多问题，其核心问题在与电池电解液的寿命问题，锂离子主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，通过添加有机电解液添加剂能够显著提高电池寿命，其中含有甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯的电解液添加剂能够显著提高电池电解液的稳定性。
而目前市面上的甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯其合成方法较为复杂，因此导致其成品的收率和纯度均较低，同时部分合成方法中会采用重金属进行催化易对环境造成污染，为此提出甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物的合成方法。
发明内容
本发明的目的在于提供甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物的合成方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物的合成方法，是取氨基嘧啶类化合物与甲基丙烯酸异氰基乙酯经加成反应，即得所述甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物。
进一步的，所述甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物为甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯；
所述氨基嘧啶类化合物为2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶；
所述甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯的合成方法是取2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶加至有机溶剂中溶解，降温至20～28℃，加入甲基丙烯酸异氰基乙酯，维持20～28℃进行加成反应，反应完成后经过滤、洗涤、干燥，即得所述甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯，具体化学反应式如下：
进一步的，所述2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶与甲基丙烯酸异氰基乙酯的摩尔比为1：1.1～1.3。
进一步的，所述2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶与有机溶剂的重量体积比为1g：5～8mL。
进一步的，所述加成反应的时间为5～8h。
进一步的，所述有机溶剂为二甲基亚砜。
进一步的，所述溶解的温度为130～140℃。
进一步的，所述洗涤采用过量丙酮进行洗涤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
用20～28℃的水浴环境进行淬灭，可以有效抑制加入甲基丙烯酸异氰基乙酯后发生剧烈的聚合现象产生副产物，维持水浴温度进行加成反应，在抑制了聚合现象发生的同时，可以进一步提高产品的收率，避免反应不充分而降低成品的收率，同时也进一步避免了温度升高导致的副反应(聚合反应)发生而引入杂质，可以有效保证产品的纯度；本发明的合成方法收率达到97.89％以上，纯度达99.5％以上。
附图说明
图1为本发明实施例一中制备的甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯产物的氢核磁谱图；
图2为本发明实施例一中制备的甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯产物的碳核磁谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物的合成方法，其合成步骤如下：
取40mL二甲基亚砜加至反应烧瓶中，加热至135℃，加入8.0g(0.064mol)的2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶搅拌溶解，完全溶解后，移至25℃的水浴环境中快速降温至25℃，再快速加入11.0g(0.071mol)甲基丙烯酸异氰基乙酯，维持25℃进行加成反应6h，反应过程中始终维持反应体系在25℃，能够抑制其发生剧烈的聚合反应，产生副产物。加成反应完成后经真空过滤，再用过量的丙酮洗涤三次，所得白色固体经真空干燥，得17.65g的甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯，收率98.39％，纯度99.5％，具体化学反应式如下：
甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯的氢核磁谱图参见图1，碳核磁谱图参见图2。
实施例二：
甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物的合成方法，其合成步骤如下：
取64mL二甲基亚砜加至反应烧瓶中，加热至130℃，加入8.0g(0.064mol)的2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶搅拌溶解，完全溶解后，移至20℃的水浴环境中快速降温至20℃，再快速加入12.9g(0.083mol)甲基丙烯酸异氰基乙酯，维持20℃进行加成反应8h，反应过程中始终维持反应体系在20℃，能够抑制其发生剧烈的聚合反应，产生副产物。加成反应完成后经真空过滤，再用过量的丙酮洗涤三次，所得白色固体经真空干燥，得17.68g的甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯，收率98.56％，纯度99.6％。
实施例三：
甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物的合成方法，其合成步骤如下：
取50mL二甲基亚砜加至反应烧瓶中，加热至140℃，加入8.0g(0.064mol)的2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶搅拌溶解，完全溶解后，移至28℃的水浴环境中快速降温至28℃，再快速加入11.9g(0.077mol)甲基丙烯酸异氰基乙酯，维持28℃进行加成反应5h，反应过程中始终维持反应体系在28℃，能够抑制其发生剧烈的聚合反应，产生副产物。加成反应完成后经真空过滤，再用过量的丙酮洗涤三次，所得白色固体经真空干燥，得17.58g的甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯，收率98.00％，纯度99.5％。
实施例四：
甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物的合成方法，其合成步骤如下：
取60mL二甲基亚砜加至反应烧瓶中，加热至133℃，加入8.0g(0.064mol)的2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶搅拌溶解，完全溶解后，移至24℃的水浴环境中快速降温至24℃，再快速加入11.4g(0.074mol)甲基丙烯酸异氰基乙酯，维持24℃进行加成反应7h，反应过程中始终维持反应体系在24℃，能够抑制其发生剧烈的聚合反应，产生副产物。加成反应完成后经真空过滤，再用过量的丙酮洗涤三次，所得白色固体经真空干燥，得17.63g的甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯，收率98.28％，纯度99.7％。
实施例五：
甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物的合成方法，其合成步骤如下：
取55mL二甲基亚砜加至反应烧瓶中，加热至136℃，加入8.0g(0.064mol)的2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶搅拌溶解，完全溶解后，移至23℃的水浴环境中快速降温至23℃，再快速加入12.4g(0.080mol)甲基丙烯酸异氰基乙酯，维持23℃进行加成反应6h，反应过程中始终维持反应体系在23℃，能够抑制其发生剧烈的聚合反应，产生副产物。加成反应完成后经真空过滤，再用过量的丙酮洗涤三次，所得白色固体经真空干燥，得17.56g的甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯，收率97.89％，纯度99.6％。
实施例六：
甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物的合成方法，其合成步骤如下：
取45mL二甲基亚砜加至反应烧瓶中，加热至138℃，加入8.0g(0.064mol)的2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶搅拌溶解，完全溶解后，移至26℃的水浴环境中快速降温至26℃，再快速加入11.6g(0.075mol)甲基丙烯酸异氰基乙酯，维持26℃进行加成反应7h，反应过程中始终维持反应体系在26℃，能够抑制其发生剧烈的聚合反应，产生副产物。加成反应完成后经真空过滤，再用过量的丙酮洗涤三次，所得白色固体经真空干燥，得17.64g的甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯，收率98.34％，纯度99.6％。
实施例七：
甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物的合成方法，其合成步骤如下：
取43mL二甲基亚砜加至反应烧瓶中，加热至134℃，加入8.0g(0.064mol)的2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶搅拌溶解，完全溶解后，移至27℃的水浴环境中快速降温至27℃，再快速加入11.2g(0.072mol)甲基丙烯酸异氰基乙酯，维持27℃进行加成反应7h，反应过程中始终维持反应体系在27℃，能够抑制其发生剧烈的聚合反应，产生副产物。加成反应完成后经真空过滤，再用过量的丙酮洗涤三次，所得白色固体经真空干燥，得17.61g的甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯，收率98.17％，纯度99.5％。
对比例：
购买市场上常见的成品甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯，得知其产品收率为75％，纯度为98.1％。
将实施例一至实施例七的成品产物的收率和纯度与对比例的产品收率和纯度进行比对，其比对结果如表1所示：
通过表1可以得知，采用本发明的甲基丙烯酸嘧啶氨基乙酯类化合物的合成方法，生产出的甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯其产品的收率和纯度高于市面上售卖的产品收率和纯度。
表1
应用试验：
以三元材料NCM(622)锂为正极材料，负极采用中间相碳微球，正负极集流体分布为铝箔和铜箔，隔膜采用陶瓷隔膜组成软包电池，注入电解液后，在手套箱中组装成软包电池，静置8小时后进行测试。在室温25℃恒温下分别以1/10C 3.0V到4.2V以上进行充放电对电池进行活化，得到待测试电池。所测试的电解液包括基础电解液E1和电解液E2，其成分如下所示：
1、基础电解液E1
EC：Solution-1：DEC＝3：3：4(v:v:v)，LiPF6：1.0M，0.5％LiFSI，1％VC
2、电解液E2
EC：Solution-1：DEC＝3：3：4(v:v:v)，LiPF6：1.0M，0.5％LiFSI，1％VC，
1％甲基丙烯酸2-[[[(1,6-二氢-4-甲基-6-氧代-2-嘧啶基)氨基]羰基]氨基]乙酯添加剂
测试结果：
1、60℃循环后测试结果如下：
表2
2、将电池搁置在低温箱中，分别控制温度为-30℃或-40℃，搁置时间240min，随后测量电池的容量保持率。
表3
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。