本公开涉及电化学装置，尤其涉及一种丁烷磺内酯类化合物及其制备方法、二次电池。
背景技术：
1、二次电池(例如锂离子二次电池)作为一种新型的可移动储能装置，由于具有高能量密度、高工作电压、循环寿命长、无记忆效应、绿色环保等特点，迄今已经在手机、笔记本电脑、摄像机等便携式电子设备领域得到了广泛的应用，其使用范围也正从小型便携式电子设备向大型电动运输工具和可再生能源存储领域扩展。
2、电解液作为锂离子电池的关键组成部分，在正负极之间起到运输锂离子的作用，对电池的循环寿命、容量、界面性能以及安全性能等有着重要的影响。1,4-丁烷磺内酯的熔点为12.5-14.5℃，相对密度为1.33，被广泛应用于医药中间体、感光材料及锂电池新能源等领域。随着锂电新能源汽车的不断发展，1,4-丁烷磺内酯应用前景越来越广泛。1,4-丁烷磺内酯传统合成工艺分以下两种：(1)将丁烯醇与亚硫酸钠溶液反应得到羟基丁磺酸钠，经酸化后得到羟基丁磺酸，加热脱水得到丁烷磺内酯；该制备方法的原材料价格较高，收率偏低，成本较高。(2)以四氢呋喃和乙酰氯为原料，在氯化锌的催化下加成得到氯丁酸乙酯，再与亚硫酸钠加成酸化蒸馏得到羟基丁磺酸，羟基丁磺酸加热脱水蒸馏得到1,4-丁烷磺内酯；该制备方法是较常用的制备方法，但是步骤较长，产生大量的副产物。因此，需要一种成本较低并且收率较高的制备丁烷磺内酯的方法。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本公开提供了一种丁烷磺内酯类化合物的制备方法，所述制备方法包括：将丁二烯类化合物与亚硫酸盐溶液和/或亚硫酸氢盐溶液进行反应处理，得到含磺酸盐的中间产物a；将所述中间产物a进行酸化处理，得到含磺酸的中间产物b；向所述中间产物b中加入催化剂，进行加热处理，得到所述丁烷磺内酯类化合物。
2、在本公开内容的一个方面，其中，所述丁二烯类化合物具有以下式(i)所表示的结构：
3、
4、所述中间产物a具有以下式(i-a1)或式(i-a2)所表示的结构：
5、
6、所述中间产物b具有以下式(i-b1)或式(i-b2)所表示的结构：
7、
8、所述丁烷磺内酯类化合物具有以下式(ii-1)或式(ii-2)所表示的结构：
9、
10、其中，m选自na、k、mg、ca中的一种；r1、r1’、r2、r2’、r3和r3’各自独立地选自氢、取代或未取代的c1-6烷基、取代或未取代的c3-6环烷基、取代或未取代的c3-6杂环烷基、取代或未取代的c6-20芳基、取代或未取代的c6-20杂芳基中的一种；所述取代基各自独立地选自氟、氰基、c1-6烷基、c3-6环烷基、c3-6杂环烷基、c6-20芳基中的一种。
11、在本公开内容的一个方面，其中，r1、r1’、r2、r2’、r3和r3’各自独立地选自氢、取代或未取代的c1-3烷基、取代或未取代的c3-6环烷基、取代或未取代的c3-6杂环烷基、取代或未取代的c6-12芳基、取代或未取代的c6-12杂芳基中的一种；所述取代基各自独立地选自氟、氰基、c1-3烷基、c3-6环烷基、c3-6杂环烷基、c6-12芳基中的一种。
12、在本公开内容的一个方面，其中，r1和r1’中的一者与r3和r3’中的一者相同，r1和r1’中的另一者与r3和r3’中的另一者相同，并且，r2和r2’相同。
13、本公开提供了一种通过以上制备方法得到的丁烷磺内酯类化合物，所述丁烷磺内酯类化合物具有以下式(ii-a)至式(ii-e)中任一者所表示的结构：
14、
15、本公开提供了一种通过以上制备方法得到的丁烷磺内酯类化合物，所述丁烷磺内酯类化合物具有以下式(ii-a)所表示的结构：
16、
17、在本公开内容的一个方面，r1和r3选自苯基，r1’、r2、r2’和r3’选自氢、甲基或乙基。
18、在本公开内容的一个方面，所述亚硫酸盐包括亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸镁和亚硫酸钙的至少之一；和/或
19、所述亚硫酸氢盐包括亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸氢镁和亚硫酸氢钙的至少之一；和/或
20、进行所述反应处理时，所述丁二烯类化合物与所述亚硫酸盐和/或亚硫酸氢盐的摩尔比选自1:(0.9～1.1)；和/或
21、所述反应处理的温度选自60～90℃，所述反应处理的时间选自6～14小时；和/或
22、所述反应处理的压力选自0.1～0.5mpa。
23、在本公开内容的一个方面，其中，使用盐酸进行所述酸化处理，所述盐酸与所述亚硫酸盐溶液或亚硫酸氢盐溶液的摩尔比选自(1.2～2):1。
24、在本公开内容的一个方面，其中，所述催化剂为铜盐和钯盐；所述铜盐和所述钯盐的摩尔比选自(1.5～2.5):1；和/或
25、基于所述中间产物b的重量，所述催化剂的重量为0.15％～0.5％；和/或
26、所述加热处理的加热温度选自70～90℃，加热时间选自8～14小时；和/或
27、进行所述加热处理之后，所述制备方法还包括：对经过所述加热反应的混合物依次进行蒸馏处理和干燥处理，以得到所述丁烷磺内酯类化合物。
28、本公开提供了一种通过以上制备方法得到的丁烷磺内酯类化合物，所述丁烷磺内酯类化合物具有以下式(ii-1)或式(ii-2)所表示的结构：
29、
30、其中，r1、r1’、r2、r2’、r3和r3’各自独立地选自氢、取代或未取代的c1-6烷基、取代或未取代的c3-6环烷基、取代或未取代的c3-6杂环烷基、取代或未取代的c6-20芳基、取代或未取代的c6-20杂芳基中的一种；所述取代基各自独立地选自氟、氰基、c1-6烷基、c3-6环烷基、c3-6杂环烷基、c6-20芳基中的一种；
31、在本公开内容的一个方面，r1、r1’、r2、r2’、r3和r3’各自独立地选自氢、取代或未取代的c1-3烷基、取代或未取代的c3-6环烷基、取代或未取代的c3-6杂环烷基、取代或未取代的c6-12芳基、取代或未取代的c6-12杂芳基中的一种；所述取代基各自独立地选自氟、氰基、c1-3烷基、c3-6环烷基、c3-6杂环烷基、c6-12芳基中的一种。
32、本公开还提供了一种二次电池，其中，所述二次电池包括：
33、正极、负极、隔膜和电解液，其中，所述电解液包括通过以上制备方法所得到的丁烷磺内酯类化合物或以上丁烷磺内酯类化合物。
34、在本公开内容的一个方面，r1和r1’中的一者与r3和r3’中的一者选自苯基，r1和r1’中的另一者与r3和r3’中的另一者选自氢。
35、在本公开内容的一个方面，r1和r1’中的一者与r3和r3’中的一者选自甲基，r1和r1’中的另一者与r3和r3’中的另一者选自氢。
36、在本公开内容的一个方面，r1、r1’、r2、r2’、r3和r3’均为甲基。
37、在本公开内容的一个方面，在所述催化剂中，所述铜盐为醋酸铜，所述钯盐为氯化钯。
38、在本公开内容的一个方面，所述制备方法包括以下步骤1至3：
39、步骤1：
40、
41、步骤2：
42、
43、步骤3：
44、
45、其中，在步骤1-3中，m、r1、r1’、r2、r2’、r3和r3’的定义如前所述。
46、在本公开内容的一个方面，所述制备方法包括以下步骤1-1至3-1：
47、步骤1-1：
48、
49、步骤2-1：
50、
51、步骤3-1：
52、
53、在本公开内容的一个方面，在步骤1-1中，可以将丁二烯类化合物通入亚硫酸钠溶液或亚硫酸氢钠溶液中，可以直接通入或间接通入，具体为直接通入；其中，所述丁二烯类化合物与所述亚硫酸钠或亚硫酸氢钠的摩尔比选自1:1。
54、在本公开内容的一个方面，在步骤1-1中，所述丁二烯类化合物与所述亚硫酸钠溶液或亚硫酸氢钠溶液反应时的温度选自70℃。
55、在本公开内容的一个方面，在步骤1-1中，所述丁二烯类化合物与所述亚硫酸钠溶液或亚硫酸氢钠溶液反应时的压力选自0.2mpa。在本公开内容的一个方面，在步骤3-1中，基于所述中间产物b的重量，所述醋酸铜的重量为0.1％-0.3％；所述氯化钯的重量为0.05％-0.2％；具体的，所述醋酸铜的重量为0.2％；所述氯化钯的重量为0.1％。
56、在本公开内容的一个方面，在步骤3-1中，在所述催化剂中，所述醋酸铜和氯化钯的摩尔比选自2:1。
57、在本公开内容的一个方面，步骤3-1中的加热温度选自80℃。
58、在本公开内容的一个方面，步骤3-1中的加热时间选自10-12小时。
59、本公开提供了一种丁烷磺内酯的制备方法，其中，所述制备方法包括：
60、将1,3丁二烯与亚硫酸钠溶液或亚硫酸氢钠溶液反应，得到丁-3-烯-1-磺酸钠；
61、将丁-3-烯-1-磺酸钠酸化，经过过滤、洗涤、旋蒸后得到丁-3-烯-1-磺酸；
62、将丁-3-烯-1-磺酸在催化剂的存在下，在80℃下反应8-12小时，得到粗品的1,4-丁烷磺内酯，再将粗品的1,4-丁烷磺内酯经过精馏脱水以得到纯品；其中，催化剂为钯盐和铜盐；具体为氯化钯和醋酸铜。
63、有益效果：
64、(1)相比于现有技术使用丁烯醇制备丁烷磺内酯的工艺，本公开所提供的制备方法的原材料更廉价，收率高，成本更低。其中，现有技术使用丁烯醇制备丁烷磺内酯的制备方法如下式所示：
65、
66、(2)相比于现有技术使用四氢呋喃和乙酰氯制备丁烷磺内酯的工艺，本公开所提供的制备方法反应步骤更短，生成的副产物更少。其中，现有技术使用四氢呋喃和乙酰氯制备丁烷磺内酯的制备方法如下式所示：
67、
1.一种丁烷磺内酯类化合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述丁二烯类化合物具有以下式(i)所表示的结构：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，r1和r1’中的一者与r3和r3’中的一者相同，r1和r1’中的另一者与r3和r3’中的另一者相同，并且，r2和r2’相同。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述丁烷磺内酯类化合物具有以下式(ii-a)至式(ii-e)中任一者所表示的结构：
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，r1和r3选自苯基，r1’、r2、r2’和r3’各自独立地选自氢、甲基或乙基。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亚硫酸盐包括亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸镁和亚硫酸钙的至少之一；和/或
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，使用盐酸进行所述酸化处理，所述盐酸与所述亚硫酸盐和/或亚硫酸氢盐的摩尔比选自(1.2～2):1。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为铜盐和钯盐；所述铜盐和所述钯盐的摩尔比选自(1.5～2.5):1；和/或
9.一种根据权利要求1～8中任一项所述的制备方法得到的丁烷磺内酯类化合物，其特征在于，所述丁烷磺内酯类化合物具有以下式(ii-1)或式(ii-2)所表示的结构：
10.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括：
