專利名稱：環(huán)境溫度下是液體的化合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有低熔點(diǎn)的離子液體。 現(xiàn)有技術(shù)
離子液體通常理解為的有機(jī)鹽或其混合物，其熔點(diǎn)低于100。C(參閱P. Wassersheid和W. Keim的綜述文章，Angew. Chem 2001(112)， 3773-3789頁(yè))。 這種鹽通常由諸如卣根、卣代錫酸根、囟代鋁酸根，六氟磷酸根或四氟硼 酸根的陰離子和取代的銨-、轔(phosphonium)-、吡咬鏞-、三哇馕-、吡唑镥-或咪唑鎩、-陽(yáng)離子所構(gòu)成。
發(fā)明的描述
離子液體最近成為熱門(mén)話題。離子液體的重要用途是用作有機(jī)物質(zhì)的 溶劑。對(duì)熔點(diǎn)盡可能低的物質(zhì)有穩(wěn)定的需求。
本發(fā)明的任務(wù)首先是提供新穎的具有最高為環(huán)境溫度(在本發(fā)明范圍 內(nèi)為3(TC的溫度)的熔點(diǎn)的離子液體。特別是本發(fā)明的任務(wù)是降低四烷基銨 鹽、四烷基轔鹽等的離子液體的熔點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明上述任務(wù)是通過(guò)選自下述的化合物解決 四烷基銨鹽， 千基三烷基銨鹽， 四烷基轔鹽和 .卡基三烷基轔鹽。 條件是其中至少二個(gè)烷基是具有8-10個(gè)碳原子的鏈長(zhǎng)的脂肪族基團(tuán)。
本發(fā)明的主題是與此相應(yīng)的在環(huán)境溫度下是液體的化合物，其選自四 烷基銨鹽、千基三烷基銨鹽、四烷基轔鹽和千基三烷基轔鹽，其條件是， 至少二個(gè)烷基是具有8-10個(gè)碳原子的脂肪族基團(tuán)并且另一條件是全部烷基 不都是相同的。
基本上，本發(fā)明并不受陰離子性質(zhì)的限制。例如，可以使用鹵素(C1、
Br、 1)、卣代錫酸才艮、卣代鋁酸根、六氟磷酸根、四氟硼酸根、四氫硼酸才艮、 硫酸根、烷基硫酸根、硫酸氬根、碳酸根作為陰離子。但優(yōu)選使用卣素(氯 根、溴根、碘根)或烷基硫酸根，特別是氯根陰離子。
本發(fā)明的離子液體化合物的熔點(diǎn)低于30'C。在這方面與有相同烷基的 卣化四烷基銨的熔點(diǎn)比較是富有啟發(fā)性的
溴化四丁基銨 100-103°C
疏酸氳四丁基銨 169-172°C
四氬硼酸四丁基銨 124-129°C
石典化四丁基銨 143-146。C
碘化四戊基銨 135-137°C
碘化四己基銨 121-124 °C
溴化四辛基銨 95-98 °C
所有這些化合物具有非常高的熔點(diǎn)。因此，令人驚奇的是本發(fā)明化合物， 特別是式(I)化合物顯示具有所要求的低熔點(diǎn)。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及在環(huán)境溫度下是液體的式(I)化合物 [NR^RVnX]- (I) 其中R'是芐基或含有1-4個(gè)碳原子的烷基，和R、W相互獨(dú)立地為含有8-10 個(gè)碳原子的烷基，并且X為卣素陰離子或式[RSS04]-的烷基疏酸根陰離子， 其中RS是含有l(wèi)-12個(gè)碳原子的烷基，條件是所有R、W不都是相同的。在 一個(gè)實(shí)施方案中X是氯根陰離子。在另一實(shí)施方案中X是選自2-乙基己基 硫酸根、辛基硫酸根和癸基硫酸根的陰離子。
在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及在環(huán)境溫度下是液體的式(I-a) 的化合物+[X]- (I-a) 其中R、R"皮此獨(dú)立地為含有8-10個(gè)碳原子的烷基，而X是卣素陰離子或 式[RSS04]-的烷基硫酸根陰離子，其中RS是含有l(wèi)-12個(gè)碳原子的烷基，其 條件是全部R2-R4不都是相同的。
化合物I和特別是I-a可單獨(dú)地使用或以相互的混合物使用?；旧?， 對(duì)于其合成可使用有關(guān)技術(shù)人員已知的任何方法進(jìn)行。更具體地，上述化 合物的制備如下使式II的三烷基胺與其中X為鹵素的R^X化合物進(jìn)行季 胺化反應(yīng)， NRf R4 (II) 式(II)中R、R"相互獨(dú)立地為具有8-10個(gè)碳原子的烷基。關(guān)于含有烷基石危 酸根陰離子的化合物I或I-a的制備在WO-A-03/02281中可找到。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，離子液體為含有氯根陰離子的化合物I-a的混合 物，其平均分子量(通常專業(yè)人員已知為數(shù)均分子量，其定義為Mr^SniMi/ i:ni)在410-450范圍內(nèi)，尤其是420-440范圍內(nèi)，并優(yōu)選為425-435范圍內(nèi)。 這些混合物在環(huán)境溫度下是疏水的液體物質(zhì)，其可用作任何有機(jī)反應(yīng)的溶 劑。
本發(fā)明還涉及組合物，含有基于總組合物，
(a) 至少85重量％的一種或多種式(I)化合物，+[X]- (i) 其中W是千基或含有1-4個(gè)碳原子的烷基，和R、R"皮此獨(dú)立地為含有8-10 個(gè)碳原子的烷基，而X為 一個(gè)卣素陰離子或式[RSS04]-的烷基硫酸根陰離子， 其中RS是含有l(wèi)-12個(gè)碳原子的烷基，以及
(b) 0.01-10重量％的水，其條件是水含量上限由在20'C下水在化合物I 中的最大溶解度所確定。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用的所述組合物含有
(a)至少85重量％的一種或多種式I-a的化合物， [NCH3R2R3R4]+[X]- (I-a) 其中R、R^皮此獨(dú)立地為含有8-10個(gè)碳原子的烷基并且X是卣素陰離子或 式[RSS04『的烷基硫酸根陰離子，其中RS是含有1-12個(gè)碳原子的烷基，以 及
(b)0.01-5重量％的水，其條件是如果R、P^相同則使用至少兩種不同 的化合物I-a(尤其是鹵化曱基三正辛基銨和卣化曱基三正癸基銨兩種物質(zhì) 的混合物)，化合物I-a的抗衡離子特別是氯根離子。為制備這種化合物通過(guò) 上述的三烷基胺II與曱基氯的季銨化，特別有利的是使用其中R、W是天然 來(lái)源的和衍生自C^o脂肪醇的三烷基胺II(這意味著這種三烷基胺是由脂肪 醇制得，其主要含有辛醇和/或癸醇，例如由Cognis商購(gòu)的混合脂肪醇(Lorol 型))。所述組合物特征在于其很低的熔點(diǎn)，有時(shí)甚至低于0。C。
應(yīng)明確地指出，所述組合物是均相并且是疏水的。其疏水性表明其在 有機(jī)溶劑中的良好溶解性。所述組合物在20。C時(shí)幾乎完全溶于有機(jī)溶劑，
如苯、氯仿或異丙醇中。
上述式I或式I-a的化合物，其相互混合物以及含有這種物質(zhì)以及少量 水分的所述組合物，可分類為離子液體。這種離子液體可有許多不同的用 途。例如用作溶劑、溶劑添加物，相轉(zhuǎn)移催化劑、萃取劑、潤(rùn)滑劑、氣體 吸收劑、電池用溶劑、香料用固定劑或熱交換介質(zhì)。本發(fā)明還涉及化學(xué)反 應(yīng)，其中使用按本發(fā)明的離子液體作為溶劑、溶劑添加劑或相轉(zhuǎn)移催化劑； 電化學(xué)方法(如電解、電泳涂漆等)，其中使用本發(fā)明的離子液體作為溶劑； 物質(zhì)分離方法，其中使用本發(fā)明的離子液體作為溶劑或溶劑添加劑；熱交 換用的設(shè)備，其中使用本發(fā)明的離子液體作為熱交換介質(zhì)(heat-exchange medium)或熱交4奐介質(zhì)、添力口劑。
實(shí)施例
實(shí)施例1
向以氮?dú)獯迪吹姆磻?yīng)器(反應(yīng)體積約30ml)中將脫氧安息香 (deoxybenzoin)(18.83g， 96mmol)和五倍摩爾過(guò)量的50%氬氧化鈉溶液 (53.82g, 480腿ol)和53.82g氯化曱基三正辛基/癸基銨(Cognis的Aliquat 336)(平均分子量為442g/摩爾)一起加入。然后加入正癸烷(3.30g)(用于GC 測(cè)定的內(nèi)標(biāo))。以500轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速持續(xù)攪拌下加熱混合物到反應(yīng)溫度45。C。在 45。C加入14.16g—脫氧安息香的120moP/。)異丙基溴，由此開(kāi)始反應(yīng)時(shí)間。 反應(yīng)混合物總量為150g，填滿反應(yīng)器約一半。通過(guò)GC測(cè)定其轉(zhuǎn)化率。結(jié) 果卯分鐘后的轉(zhuǎn)化率>99%。
實(shí)施例2
向以氮?dú)獯迪吹姆磻?yīng)器(反應(yīng)體積約300ml)中將脫氧安息香(18.83g， 96mmol)和五倍摩爾過(guò)量的50。/。氬氧化鈉溶液(53.82g, 480mmol)和曱基叔丁 基醚(MTBE， 53.82g)—起加入。加入正癸烷(3.30g)(用于GC-測(cè)定的內(nèi)標(biāo))。 以500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速持續(xù)攪拌下，加熱混合物至反應(yīng)溫度45。C。在45。C下加 入14.16g(-脫氧安息香的120mol。/。)的異丙基溴，由此開(kāi)始反應(yīng)時(shí)間。反應(yīng) 混合物總量為150g,填滿反應(yīng)器的約一半。通過(guò)GC測(cè)定轉(zhuǎn)化率。結(jié)果-. 卯分鐘后的轉(zhuǎn)化率>0%。
權(quán)利要求
1. 環(huán)境溫度下是液體的化合物，其選自四烷基銨鹽、芐基三烷基銨鹽、四烷基鏻鹽和芐基三烷基鏻鹽，其條件是至少兩個(gè)烷基是鏈長(zhǎng)為8-10個(gè)碳原子的脂肪族基團(tuán)并且另一條件是全部烷基不都是相同的。
2. 環(huán)境溫度下是液體的式(I)化合物[NR'R2R3R4]+[Xr (I) 其中W是節(jié)基或含有1-4個(gè)碳原子的烷基，和R、W是彼此獨(dú)立地為含有 8-10個(gè)碳原子的烷基，和X是卣素陰離子或式[R5SOJ的烷基硫酸根陰離子， 其中R5是含有1 -12個(gè)碳原子的烷基，其條件是全部R2-R4不都是相同的。
3. 環(huán)境溫度下是液體的式(I-a)化合物[NCH3R2R3R4]+[X〗- (I-a) 其中R、W為彼此獨(dú)立地含有8-10個(gè)碳原子的烷基且X是卣素陰離子或式 [RSS04r的烷基硫酸根陰離子，其中RS是含有1-12個(gè)碳原子的烷基，其條 件是全部R2-R4不都是相同的
4. 權(quán)利要求3的化合物的混合物，其中X是氯根陰離子，并且化合物 (I-a)的混合物的平均分子量為420-440。
5. 權(quán)利要求3的化合物的混合物，其中X是選自2-乙基己基硫酸根、 辛基硫酸根和癸基硫酸根的陰離子。
6. 組合物，其含有基于總組合物， (a)至少85重量％的一種或多種式(I)化合物，[NR，R2R3R4]+[Xr (I) 其中Ri是千基或含有1-4個(gè)碳原子的烷基，和R、W是彼此獨(dú)立地為含有 8-10個(gè)碳原子的烷基，和X是卣素陰離子或式[RSS04r的烷基硫酸根陰離子， 其中RS是含有l(wèi)-12個(gè)碳原子的烷基，以及(b)0.01-10重量％的水，其條件是所述水含量的上限由在3CTC下水在 化合物(I)中的最大溶解度所確定。
7. 組合物，其含有基于總組合物， (a)至少85重量。/。的一種或多種式(I-a)化合物[NCH3R2R3R4]+[X]- (I-a) 其中R、R"皮此獨(dú)立地為含有8-10個(gè)碳原子的烷基并且X為卣素陰離子或 式[RSS04]-的烷基硫酸根陰離子，其中RS是含有1-12個(gè)碳原子的烷基，以 及(b)0.01-5重量％的水，其條件是所述水含量的上限由在30。C下水在化 合物(I)中的最大溶解度確定，并且另一條件是，如果R、W是相同的，則使 用至少兩個(gè)不同的化合物I-a。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的離子液體的用途，其用作溶劑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的離子液體的用途，其用作溶劑添加劑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的離子液體的用途，其用作相轉(zhuǎn)移催化劑。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的離子液體的用途，其用作萃取劑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的離子液體的用途，其用作熱交換介質(zhì)。
13. 化學(xué)反應(yīng)，其中使用權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的離子液體作為溶劑， 溶劑添加劑或相轉(zhuǎn)移催化劑。
14. 物質(zhì)分離方法，其中使用權(quán)利要求l-7中任一項(xiàng)的離子液體作為溶 劑或溶劑添加劑。
15. 熱交換設(shè)備，其中使用權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的離子液體作為熱交 換介質(zhì)或熱交換介質(zhì)添加劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)具有低熔點(diǎn)的離子液體。所述液體是以選自四烷基銨鹽、芐基三烷基銨鹽、四烷基鏻鹽、和芐基三烷基鏻鹽的化合物形式提供，其條件是至少二個(gè)烷基是含有8-10個(gè)碳原子鏈長(zhǎng)的脂肪族基團(tuán)，并且另一條件是全部烷基不都是相同的。
文檔編號(hào)C07C211/00GK101395128SQ200780007717
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2007年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日
發(fā)明者亨德里克·休斯肯, 保羅·伯恩布里克, 吉爾伯特·申克 申請(qǐng)人:考格尼斯知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理有限責(zé)任公司