包含磺酸根陰離子的離子液體的製作方法
2023-05-29 10:29:31 2
專利名稱：包含磺酸根陰離子的離子液體的製作方法
技術領域：
本發明涉及包含離子液體的組合物，該離子液體包含多庫酯(docusate)陰離子、多庫酯變體陰離子或其它磺酸根陰離子，和該組合物的製備方法。
背景技術：
和概述離子液體是在環境溫度下或接近環境溫度時為液體的鹽。離子液體具有許多用途，該用途包括在化學工藝和反應中替代有機溶劑，從含水廢物流中萃取有機化合物，和作為設備如電容器和電池中的電解質。這是由於，不象通常的有機溶劑，離子液體是非揮發性的和不可燃的。這些性能對於如下方面是有利的有助於降低蒸發損失，消除揮發性有機揮發物，和改進安全。
離子液體的其它性能也證明是有利的。例如，許多離子液體具有寬的溫度範圍，在該溫度範圍內它們保持為液體，和也在寬的pH範圍內穩定。這對於採用高要求pH的高溫工藝是有益的。此外，一些離子液體體系可以用作溶劑和催化劑兩者。例如，[bmim]-Al2Cl7和[emim]-Al2Cl7可以在Friedel-Crafts反應中用作溶劑和催化劑，其中bmim是1-丁基-3甲基咪唑鎓和emim是1-乙基-3-甲基咪唑鎓。
由於上述原因，需要發現具有有利性能的新離子液體化合物。進一步需要可以由簡單方法以低數量的廢料和雜質製備這樣的化合物。
有利地，發現了新離子液體化合物。該化合物包括多庫酯或其它磺酸根陰離子，和通過簡單方法製備，該方法能夠生產具有高純度的離子液體。
發明詳述在此使用的″離子液體″表示包括陽離子和陰離子的鹽。鹽(或鹽的水合物或溶劑化物)在環境溫度下或接近環境溫度時為液體(即熔點，或熔融範圍低於約100℃)。離子液體可包括兩種或多種不同的鹽，如包括兩種或多種不同的陽離子、陰離子或兩者的鹽的混合物。本發明的離子液體通常是水合或溶劑化的。因此，認為水合物和溶劑化物兩者都在″離子液體″的定義內。
在此使用的″親水性離子液體″表示可以部分或完全與水互混的離子液體。
在此使用的″疏水性離子液體″表示與水相對不互混的離子液體，即在環境條件下形成兩相。
在此使用的″組合物″包括如下物質的混合物構成組合物的材料，以及通過構成組合物的材料的反應或分解形成的產物。
在此使用的″衍生自″表示從規定的材料製備或混合，但不是非得由那些材料的簡單混合物組成。″衍生自″規定材料的物質可以是初始材料的簡單混合物，和也可以包括那些材料的反應產物，或甚至可以完全由初始材料的反應或分解產物組成。
在此使用的″滷素″表示氯、溴、氟或碘，亞芳基表示二價芳族基團如亞苯基、亞萘基、亞聯苯基、亞蒽基、亞菲基等，亞雜芳基表示二價雜芳族基團如亞吡咯基、亞呋喃基、亞噻吩基、亞吡啶基等，亞烷基表示二價烷烴基團，該二價烷烴基團可以由一個或多個雜原子如氮或氧取代，亞環烷基表示二價環烷烴基團，該二價環烷烴基團可以由一個或多個雜原子如氮或氧取代，亞烯基表示二價烯烴基團，該二價烯烴基團可以由一個或多個雜原子如氮或氧取代。
在此使用的″多庫酯″表示磺基琥珀酸雙(2-乙基己基)酯的陰離子。多庫酯(陰離子)的化學式是C20H37O7S-。在此使用的″多庫酯變體″用於包括由下述化學結構式I和III描述的化合物，和包括磺基琥珀酸雙(有機)酯衍生物的陰離子和磺基琥珀酸雙(有機醯胺)衍生物的陰離子。
在此列舉的任何數值包括從較低值到較高值以一個單位增量的所有數值，條件是在任何較低值和任何較高值之間存在至少2個單位的分隔。作為例子，如果陳述組分數量或工藝變量如溫度、壓力、時間等的數值例如是1-90，優選20-80，更優選30-70，那麼認為在此說明書中明確地列出數值如15-85，22-68，43-51，30-32等。對於小於一的數值，則適當地認為一個單位是0.0001，0.001，0.01或0.1。這些僅是具體希望的例子，和認為在此申請中以相似的方式明確地陳述了在列出的最低值和最高值之間的數值的所有可能組合。
本發明的離子液體包含一種或多種化合物。因此，離子液體可以是純化合物或可以是化合物的混合物。每種化合物包含以下所述的陰離子或陰離子混合物和陽離子或陽離子混合物。
R1-O-C(O)-CH(SO3-)-R3-C(O)-O-R2；和I 陰離子本發明化合物的例示陰離子包括具有選自化學結構式的那些，在以上結構式I和II中的R1、R2、R4和R5獨立地選自取代或未取代烷基或烯基。R1、R2、R4和R5的烷基或烯基應當含有足夠數目的碳原子以使得離子液體具有所需的性能。例如，如果需要疏水性離子液體，則離子液體中碳原子的總數目通常大於如果需要親水性離子液體的情況。然而，如果在陰離子中存在太多碳原子，則由於性能如蒸氣壓、偶極矩、極性等的下降，離子液體可能較不可用作離子液體。
對於疏水性離子液體，R1、R2、R4和R5優選獨立地選自含有約五個或更多個碳原子，優選約6-約18個碳原子的烷基。R1、R2、R4和R5的一個優選基團是-CH2-CH(CH2CH3)(CH5CH2-CH3)。此基團對於它向離子液體提供的性能和對於它的成本和製造方便性是有用的。
結構式I中的R3是取代或未取代亞烷基、亞雜芳基、亞芳基或亞環烷基。優選，R3是取代或未取代亞烷基，和甚至更優選，R3是-(CH2)n-，其中n是約1-約10的整數。
R6、R7和R8獨立地選自氫(H)或另一種取代基，例如烷基、NO2、滷素、氰基、甲矽烷基和OH。優選，R6、R7和R8是H。
在一些情況下，兩個或多個相鄰的取代基如R1和R2、R4和R5、R6和R7，和/或R7和R8可以結合在一起以形成環如5-7元碳環。這樣的碳環的例子包括環戊基和環己基環。
R1、R2、R3、R4、R5、R5、R7和R8可以任選地由一個或多個取代基取代。取代基的類型不是特別關鍵的，只要化合物或化合物的混合物具有所需的離子液體性能。因此，取代基通常包括典型和非典型的有機取代基如選自如下的那些烷基、NO2、滷素、氰基、甲矽烷基、OH和其它合適的取代基。取代基自身通常可以進一步支化。
可用於製備離子液體的另一種例示陰離子是具有如下化學結構式的多庫酯變體R1-N(R2)-C(O)-CH(SO3-)-R3-C(O)-N(R4)-R5III化學結構式III中的R1、R2、R3、R4和R5可以獨立地選自氫原子(H)或含碳基團，如烷基、烯基、炔基、芳基、苄基、烷基醚等。
在一個實施方案中，陰離子源是2-乙基己基醯胺磺酸鈉鹽，它可以使用具有此說明書益處的已知技術合成。例如，製備具有以上化學結構式III的陰離子，其中R1和R5每個是2-乙基己基，R2和R4每個是氫原子，和R3是亞甲基。使用此陰離子通過首先將它以鈉鹽進行分離，然後將它與兩種不同陽離子源反應，製備兩種不同的離子液體。在一種離子液體中的陽離子是四丁基銨陽離子。在另一種離子液體中的陽離子是1-甲基-3-己基咪唑鎓。
在其它試驗中，製備具有以上化學結構式III的第二陰離子，其中R1和R5每個是2-乙基己基，R2和R4每個是乙基，和R3是亞甲基。使用此陰離子製備兩種另外的離子液體，其中通過首先將它以鈉鹽進行分離，然後(在單獨的試驗中)將它與上述的相同兩種陽離子源，即四丁基銨陽離子和1-甲基-3-己基咪唑鎓反應。
根據在其中從具有化學結構式III的陰離子製備離子液體的試驗，相信，在多庫酯鹽和它們的衍生物和變體的情況下，化學結構式III中的每個R基團可以變化長度或組成，和當與合適的陽離子如鎓陽離子結合時仍然產生離子液體。
陽離子要生產的離子液體的陽離子不是特別關鍵的，只要離子液體具有使它適用於其所需用途的性能。典型的有用陽離子包括，例如″鎓″陽離子。鎓陽離子包括陽離子如取代或未取代的銨、鏻和鋶陽離子。優選的鎓陽離子包括，例如取代或未取代的N-烷基或N-芳基吡啶鎓、噠嗪鎓、嘧啶鎓、吡嗪鎓、咪唑鎓、吡唑鎓、噻唑鎓、噁唑鎓、三唑鎓、咪唑啉鎓、甲基吡咯烷鎓、異噻唑鎓、異噁唑鎓、噁唑鎓、吡咯鎓和噻吩鎓。取代基包括一種或多種如下基團滷素、烷基和芳基如苯基。此外，兩個相鄰的取代基可以結合在一起以形成亞烷基，因此形成在N上合併的環結構。烷基、苯基和亞烷基可以進一步被取代。另一種特別優選的陽離子是由一個或多個基團如烷基和芳基如苯基取代的銨陽離子。許多這樣的陽離子和取代的陽離子描述於U.S.專利Nos.5,827,602和5,965,054，它們在此全文引入作為參考。
其它合適的陽離子包括BMIM、四丁基銨、三丁基甲基銨、四丁基鏻、四乙基銨、N，N-二烷基吡咯烷鎓、三甲基2-羥乙基銨、N，N′-二烷基咪唑鎓、N-烷基吡啶鎓或其混合物。陽離子可以是鎓陽離子和任選地包含多於4個碳原子。
具有結構式I-III的化合物及其混合物的製備方法結構式I-II的離子液體化合物可以方便地由許多不同的方法製備。適用於製備本發明疏水性或親水性離子液體或混合物的一種方法包括使用置換反應，即複分解反應，由此兩種或多種化合物的反應形成兩種或多種新化合物，其中一種是離子液體。例如，反應[bmim]Cl與多庫酯鈉會得到[bmim]多庫酯和NaCl。然後可以由任何措施分離由置換反應生產的兩種或多種化合物。
接觸兩種或多種化合物以形成離子液體的方式不是特別重要的，只要所需的反應發生。一般情況下，可以將化合物採用任何順序混合，可以原位形成，或可以與溶劑如水混合在一起，水至少部分可互混和不顯著地與任何化合物反應。
起始化合物通常容易獲得，此外，本領域技術人員可利用許多合成來製備所需的起始化合物。混合條件可依賴於採用的特定化合物和所需的產物而變化。在大多數情況下，可接受的是在環境壓力和在一定溫度下接觸化合物和任選的溶劑如水或二氯甲烷，該溫度足夠高以讓反應有效發生但不太高到分解或沸騰掉任何起始化合物。一般情況下，接觸溫度可以為約75-約110℃，優選約85-約100℃。當水用作溶劑時，由於這傾向於破壞通常在離子液體和水之間形成的乳液，因此約75-約110℃的溫度有時是優選的。另一方面，當溶劑是有機的(如二氯甲烷)時，優選的溫度一般明顯更低，通常在室溫附近如25℃或略高於室溫。
在其中達到和保持增加的溫度的方式不是特別關鍵的。當混合化合物或可以單獨加熱和然後混合起始化合物時，通常可以採用任何加熱元件。相似地，可以採用任何容器或反應器，只要它具有適當的尺寸和材料。通常有益的是採用攪拌裝置以促進反應。
一般情況下，將增加的溫度保持至少足夠的時間直到所需的反應發生到所需的程度。在一些情況下，可能需要保持增加的溫度比完成反應所需更長的時間。如此，可以通過沸騰除去作為副產物形成的或作為溶劑存在的任何水或低沸點組分。
每種起始化合物的數量可依賴於所需的收率而變化。一般，通常通過使用大約化學計量數量的反應物即約1∶1比例來獲得高收率。然而，如本領域技術人員理解的那樣，不同的反應條件可改變產生最優收率的反應物比例。
如果人們需要製備包含兩種或多種不同鹽的離子液體混合物，則它可以由如下方式完成採用三種或更多種不同化合物的混合物使得形成各種鹽。獲得的離子液體鹽混合物然後可以作為混合物使用，或如果需要，單個鹽可以由常規措施分離。
如果需要，可以從溶劑和/或反應混合物中採用任何合適的措施回收離子液體或離子液體混合物，其中最有效的措施可依賴於離子液體或混合物的類型和所需純度而變化。合適的回收措施包括旋轉蒸發或蒸餾、共沸蒸餾、離子色譜、液液萃取、結晶、全蒸發、乾燥劑和反滲透。
儘管上述方法可用於製備疏水性或親水性離子液體，但在一些應用中優選製備疏水性離子液體。這是由於疏水性離子液體通常不非常溶於常用作反應介質的水。因此，簡單的液液萃取可用於將疏水性離子液體與溶解性副產物分離。相反，親水性離子液體通常與副產物互混。所以可以採用不同的分離方法，如溶劑萃取。例如，使用疏水性溶劑，例如烷基氯如二氯甲烷以萃取離子液體可能是所希望的或必要的。
本發明離子液體的特性和用途由本發明方法生產的離子液體的純度可通常大於55％，優選大於60％，更優選大於70％，最優選大於80％。對於要求高純度材料的工藝如在電子工業中這通常是有利的。離子液體也優選是疏水性的，因此可用於許多工藝中作為有機溶劑的替代物，和用於含有如下物質的混合物催化劑如ZnCl2、CuCl2、AlCl3，和有機催化劑。
本發明的離子液體也通常用於含有烴，例如烷烴如己烷的混合物。混合物通常不帶靜電荷，因此不容易點燃或爆炸。
在超臨界CO2應用中的多庫酯和多庫酯變體發現四丁基銨多庫酯溶於超臨界二氧化碳(CO2)。使用CO2的超臨界應用通常在高於32℃的溫度下和在大於約1,070psi的壓力下操作。相信基於多庫酯和多庫酯變體的離子液體是加入到用於清潔、合成和分離應用的超臨界CO2中的有用助劑、添加劑和洗滌劑。
作為抗靜電劑的多庫酯和多庫酯變體相信基於多庫酯和多庫酯變體的離子液體是用於燃料應用和聚合物應用的有用抗靜電添加劑。基於多庫酯和多庫酯變體的離子液體傾向於部分或完全與烴(例如烷烴如己烷)互混和可以作為抗靜電添加劑加入到燃料中。這些離子液體也可以作為抗靜電添加劑加入到聚合物如聚醋酸乙烯酯中。
在離子液體共混物中的多庫酯和多庫酯變體在一個實施方案中，將兩種或多種離子液體共混在一起以形成改進的反應溶劑。相信可以將路易斯酸離子液體與基於多庫酯或多庫酯變體的離子液體有利地共混，以形成改進的反應溶劑，該反應溶劑提供在反應物之間的更好混合以改進反應動力學。由於多庫酯和多庫酯變體離子液體傾向於至少與烴物流相對互混，它們傾向於抑制兩相的形成和改進反應物之間的混合和接觸。相信可用於製備含有本發明磺酸根陰離子(如多庫酯和多庫酯變體)離子液體的共混物的路易斯酸離子液體的例子公開於題目為″路易斯酸離子液體″的、2003年8月15日提交的並由Roger Moulton發明的共同未決U.S.申請(系列號目前未知)中，該文獻如在此完全說明的那樣被引入作為參考。
用於這些共混物的例示路易斯酸離子液體包括這樣的離子液體，即該離子液體含有(i)選自銨、鋶和鏻陽離子並含有總計小於14個碳原子的陽離子；和(ii)具有通式AlyR3y+1的陰離子，其中y大於0和R獨立地選自烷基和滷素基團。用於共混物中路易斯酸離子液體的合適陰離子是氯化鋁陰離子。
用於路易斯酸離子液體的合適陽離子是四烷基銨。依賴於所需的離子液體性能，有利的是一個或多個烷基任選地由一種或多種合適的取代基取代。合適的取代基包括，例如滷素如氯、溴或碘。特別優選的四烷基銨陽離子包括三甲基乙基銨、三甲基氯甲基銨、三甲基丁基銨和三丁基甲基銨。
用於路易斯酸離子液體的另一種合適陽離子是N-烷基取代的飽和雜環如哌啶鎓和嗎啉鎓。特別地，在氮上由烷氧基或烷基如-(CH2)2OMe、丁基或丙基取代的哌啶鎓是特別有益的。也可以採用基於吡咯烷的陽離子。陽離子可包括醚官能團(如NCH2CH2OCH3+)。陽離子可包括滷代烷基。
用於共混物的例示路易斯酸離子液體包括這樣的離子液體，即該離子液體含有氯化鋁陰離子和源自如下銨鹽的陽離子MeBu3NCl、Me3戊基NCl、Me3丁基NCl、MeEt3NCl、Me2Et2NCl、Cl-CH2-NMe3Cl、或N-甲基-N-丁基吡咯烷鎓Cl。其它例示路易斯酸離子液體包括N-烷基取代的七氯二鋁酸哌啶鎓、七氯二鋁酸三甲基氯甲基銨、七氯二鋁酸三甲基丁基銨和七氯二鋁酸三丁基甲基銨。
不希望如下實施例限制本發明，而是希望僅說明可以採用本發明的少數具體方式。
實施例1四丁基銨多庫酯的合成將1摩爾多庫酯鈉(444克)溶於2升水，然後將1摩爾溴化四丁基銨(321克)作為固體加入。在攪拌幾分鐘之後，停止攪拌和溶液分成兩層。在分液漏鬥中收集上層。將它採用1升水洗滌兩次，和加熱到100℃以促進相分開。將獲得的四丁基銨多庫酯加熱到110℃以驅出其中的任何溶解水。產量幾乎是定量的(624克，94％收率)。
實施例2-5基本採用與實施例1中相同的方式製備下面的表1中實施例2-5的離子液體，區別在於表1中大約1摩爾起始材料替代實施例1中的1摩爾溴化四丁基銨。
表1
實施例6-10通過在二氯甲烷中溶解多庫酯鈉和在單獨的燒瓶中於二氯甲烷中溶解表2的起始材料，製備下面的表2中實施例6-10的離子液體。將兩種溶液混合和攪拌大約12小時。然後將溶液過濾以除去沉澱的固體鹽，然後蒸發成稠漿。將後將稠漿採用乙醚、己烷或其混合物提取，再次過濾以除去固體鹽。在旋轉蒸發之後，將殘餘物再溶於己烷/乙醚，和重複過濾工藝(混合物中使用逐漸更小的乙醚份額)直到不再形成固體。然後採用水洗滌獲得的鹽以進行無機鹽的最終脫除，其後將它們在真空中乾燥。
表2
實施例6-10的離子液體一般是疏水性離子液體。在實施例6的情況下，為1-己基-3-甲基咪唑鎓多庫酯，將它與40體積百分比或更少的水接觸導致兩相的形成，甚至在攪拌之後也是如此。然而，當1-己基-3-甲基咪唑鎓多庫酯與50體積百分比的水接觸時，攪拌產生硬的、視覺上單相的凝膠。向凝膠中加入另外的水，隨後攪拌，再次導致兩相的形成。儘管不希望受任何特定的理論約束，相信當與一些比例的水混合時，本發明的一些離子液體可以水合或溶劑化。這導致形成這樣的離子液體，即該離子液體不溶解，並當與一些比例的水混合時形成兩相和在其它比例下為單相。對於在其中與水的溶解性或不溶性是重要的一些應用，此獨特的性質可以是非常有益的。
實施例11此實施例詳細說明了具有以上化學式III的醯胺四丁基銨熔鹽的合成。將十分之一摩爾(50g)具有以上化學結構式III的醯胺-磺酸鈉鹽(R2和R4是CH2CH3，R1和R5每個是2-乙基己基，和R3是CH2)溶於250mL二氯甲烷，和將十分之一摩爾(32g)溴化四丁基銨作為固體加入。將混合物攪拌一天，在該時間之後將溶液首先通過濾紙過濾，然後通過短矽膠塞過濾。將洗脫的二氯甲烷溶液採用水快速洗滌，用硫酸鎂乾燥，和在真空中除去溶劑，以高產量留下所需的產物(64g，89％)。產物鹽溶於水和也溶於幾種通常的有機溶劑，如二氯甲烷和丙酮。由於產物在室溫下為粘性油，因此獲得鹽的熔融範圍低於約30℃。產物鹽包括與四丁基銨陽離子配對的雙(N-乙基-N-(2-乙基己基)磺基琥珀酸二醯胺)陰離子。
實施例12-19這些實施例詳細說明了從磺基琥珀酸酯的鈉鹽製備離子液體，所述磺基琥珀酸鹽是多庫酯變體。然後將酯與鎓陽離子結合以製備鎓熔鹽。
將10克(0.03mol)溴化四丁基銨溶於50mL水，和向攪拌的溶液中加入12克(0.03mol)作為固體的磺基琥珀酸二正己基酯的鈉鹽。(″磺基琥珀酸二正己基酯″表示磺基琥珀酸分子在磺基琥珀酸分子的兩個羰基上而不在磺基上酯化)。在攪拌幾分鐘之後，將水層採用三個依次的50mL份的二氯甲烷萃取，然後將它合併，採用無水硫酸鎂乾燥，和蒸發，留下所需的產物(13g，73％收率)。由於產物在室溫下為粘性油，因此獲得鹽的熔融範圍低於約30℃。
相同的試驗過程用於製備四丁基銨陽離子與如下多庫酯變體的鈉鹽的離子液體(i)磺基琥珀酸的二正環己基酯；(ii)磺基琥珀酸的二正辛基酯；(iii)磺基琥珀酸的二正丁基酯；(iv)磺基琥珀酸的二異丁基酯；(v)磺基琥珀酸的二新戊基酯；(vi)磺基琥珀酸的二正庚基酯；和(vii)磺基琥珀酸的二正庚基酯。獲得鹽的熔融範圍低於約80℃和通常為約40℃-80℃。辛基和庚基多庫酯變體具有更低的熔融範圍，這如由以下事實所示它們在室溫下為粘性液體。
代表性NMR數據由1H-NMR光譜測定離子液體的結構和組成。對於所有的多庫酯鹽(2-乙基己基磺基琥珀酸二酯)，光譜簡單地由來自在那些陽離子的共振上疊加的陰離子的共振組成。對於所有的多庫酯鹽，源自陰離子的共振是(具有很小變化)在如下範圍內(300Mhz，CDC13，d0.73-0.83(三峰)，1.24-1.70(重疊多峰)，3.05-3-31(複合m)，3.90-4.25(重疊m)陽離子共振(300MHz，CDC13，d)(1-甲基-3-己基咪唑鎓)0.79(t)，1.21-1.27(重疊m)，1.80(m)，4.03(s)，4.22(t)，7.35(s)，7.49(s)，9.50(s)。
(四乙基銨)1.32(t)，3.34(q)(四丁基銨)1.03(t)，1.20-1.40(重疊m)，3.23(q)(四辛基銨)0.86(t)，1.18-1.50(重疊m)，3.25(q)(N-甲基-N-(CH2CH2OCH2CH3)吡咯烷鎓)0.86(t)，1.31(m)，2.11(m)，3.0-4.2(複合重疊m)(三甲基十六烷基銨)0.87(t)，1.20-1.60(重疊m)，2.13(s)，3.15(q)(甲基三丁基銨)0.84(t)，1.23-1.70(重疊m)，2.20(s)，3.24(m)(1，2-雙(三丁基銨)乙烷)0.83(t)，1.22-1.58(重疊m)，2.20(s)，3.22(m)也製備幾種多庫酯變體的離子液體。如同多庫酯衍生物的NMR光譜，這些鹽的NMR光譜由在特定陽離子的光譜上疊加的特定陰離子的光譜組成。以下是三種多庫酯變體鹽的四丁基銨衍生物的NMR數據。對於每種鹽，來自陽離子的共振與多庫酯的四丁基銨陽離子的那些一致，以上列出它們的數值。以下是來自這些實施例鹽的陰離子的共振(300MHz，CDC13，d)雙(正己基磺基琥珀酸二酯)0.84(t)，1.2-1.4(重疊m)，1.6(m)，3.07(m)，4.05-4.22(重疊m)。
雙(環己基磺基琥珀酸二酯)1.2-1.8(複合重疊m)，3.10(m)，4.2-4.8(重疊m)雙(新戊基磺基琥珀酸二酯)0.87(s)，0.90(s)，3.05-3.25(重疊m)，3.78(s)，3.80-3.93(m)，4.23-4.29(m)雙(N-乙基-N-(2-乙基己基)磺基琥珀酸二醯胺)0.75-0.88(三峰)，1.21-1.78(重疊多峰)，2.24(m)，3.11-3-41(複合m)，3.86-4.45(重疊m)
權利要求
1.一種離子液體組合物，包含(a)含有多於4個碳原子的陽離子；和(b)選自如下的陰離子 和I 其中R1、R2、R4和R5獨立地選自取代或未取代烷基或烯基；其中R3是取代或未取代亞烷基、亞雜芳基、亞芳基或亞環烷基；其中R6、R7和R8獨立地選自H、烷基、NO2、滷素、氰基、甲矽烷基和OH；或R1和R2可以結合在一起以形成環或R4和R5可以結合在一起以形成環或R6和R7或R7和R8可以結合在一起以形成環。
2.權利要求1的組合物，其中陰離子具有化學結構式I。
3.權利要求2的組合物，其中R1和R2獨立地選自含有約五個或更多個碳原子的烷基。
4.權利要求2的組合物，其中R1和R2獨立地選自含有約6-約18個碳原子的烷基。
5.權利要求2的組合物，其中R3是-(CH2)n-，其中n是約1-約10的整數。
6.權利要求5的組合物，其中R1和R2獨立地選自含有約6-約18個碳原子的烷基。
7.權利要求6的組合物，其中n是1及R1和R2是-CH2-CH(CH2CH3)(CH5-CH2-CH3)。
8.權利要求1的組合物，其中陰離子具有化學結構式II。
9.權利要求8的組合物，其中R6、R7和R8是H。
10.權利要求8的組合物，其中R4和R5獨立地選自含有約五個或更多個碳原子的烷基。
11.權利要求8的組合物，其中R4和R5獨立地選自含有約6-約18個碳原子的烷基。
12.權利要求9的組合物，其中R4和R5獨立地選自含有約五個或更多個碳原子的烷基。
13.權利要求9的組合物，其中R4和R5是-CH2-CH(CH2CH3)(CH2-CH2-CH3)。
14.權利要求2的組合物，進一步包含催化劑。
15.權利要求7的組合物，進一步包含催化劑。
16.權利要求2的組合物，進一步包含烴。
17.權利要求7的組合物，進一步包含烴。
18.權利要求8的組合物，進一步包含催化劑。
19.權利要求9的組合物，進一步包含催化劑。
20.權利要求8的組合物，進一步包含烴。
21.權利要求9的組合物，進一步包含烴。
22.權利要求1的組合物，其中陽離子是季銨或季鏻。
23.權利要求22的組合物，其中季銨陽離子獨立地選自取代或未取代的吡啶鎓、噠嗪鎓、嘧啶鎓、吡嗪鎓、咪唑鎓、吡唑鎓、噻唑鎓、噁唑鎓、三唑鎓、咪唑啉鎓、甲基吡咯烷鎓、異噻唑鎓、異噁唑鎓、噁唑鎓、吡咯鎓和噻吩鎓。
24.權利要求1的組合物，其中陽離子是由一個或多個選自烷基和芳基的基團取代的銨陽離子。
25.權利要求22的組合物，其中季銨陽離子是BMIM。
26.權利要求1的組合物，其中陽離子是四丁基銨、三丁基甲基銨、四丁基鏻、四乙基銨、N，N-二烷基吡咯烷鎓、三甲基2-羥乙基銨、N，N′-二烷基咪唑鎓、N-烷基吡啶鎓或其混合物。
27.一種包含至少約55wt％離子液體的離子液體組合物，該離子液體包含(a)陽離子和(b)選自如下的陰離子 和I 其中R1、R2、R4和R5獨立地選自取代或未取代烷基或烯基；其中R3是取代或未取代亞烷基、亞雜芳基、亞芳基或亞環烷基；其中R6、R7和R8獨立地選自H、烷基、烷氧基、烷硫基、SO3H、NO2、滷素、氰基、甲矽烷基和OH；或R1和R2可以結合在一起以形成環；或R4和R5可以結合在一起以形成環；或R6和R7或R7和R8可以結合在一起以形成環。
28.權利要求27的組合物，其中離子液體是疏水性的。
29.權利要求28的組合物，其中陽離子是季銨或季鏻。
30.權利要求29的組合物，其中季銨陽離子獨立地選自取代或未取代的吡啶鎓、噠嗪鎓、嘧啶鎓、吡嗪鎓、咪唑鎓、吡唑鎓、噻唑鎓、噁唑鎓、三唑鎓、咪唑啉鎓、甲基吡咯烷鎓、異噻唑鎓、異噁唑鎓、噁唑鎓、吡咯鎓和噻吩鎓。
31.權利要求30的組合物，其中陽離子是由一個或多個選自烷基和芳基的基團取代的銨陽離子。
32.權利要求30的組合物，其中季銨陽離子是BMIM。
33.權利要求的組合物，其中陽離子是四丁基銨、三丁基甲基銨、四丁基鏻、四乙基銨、N，N-二烷基吡咯烷鎓、三甲基2-羥乙基銨、N，N′-二烷基咪唑鎓、N-烷基吡啶鎓或其混合物。
34.權利要求27的組合物，其中陰離子是多庫酯。
35.權利要求27的組合物，其中陰離子具有化學結構式I和是疏水性的。
36.權利要求27的組合物，其中陰離子具有學結構式II和是疏水性的。
37.權利要求27的組合物，其中陰離子具有化學結構式I和是親水性的。
38.權利要求27的組合物，其中陰離子具有化學結構式II和是親水性的。
39.權利要求1的組合物，其中離子液體是疏水性的。
40.權利要求1的組合物，其中離子液體是親水性的。
41.權利要求1的組合物，其中陰離子是選自如下的陰離子(i)磺基琥珀酸的二正環己基酯；(ii)磺基琥珀酸的二正辛基酯；(iii)磺基琥珀酸的二正丁基酯；(iv)磺基琥珀酸的二異丁基酯；(v)磺基琥珀酸的二新戊基酯；(vi)磺基琥珀酸的二正庚基酯；和(Vii)磺基琥珀酸的二正庚基酯。
42.權利要求41的組合物，其中陽離子是四丁基銨。
43.一種離子液體組合物，包含(a)鎓陽離子；和(b)具有如下結構的陰離子R1-N(R2)-C(O)-CH(SO3-)-R3-C(O)-N(R4)-R5III其中R1、R2、R3、R4和R5獨立地選自氫原子和含碳基團；和其中離子液體的熔點低於約100℃。
44.權利要求43的組合物，其中R1是2-乙基己基，R2是乙基，R3是亞甲基，R4是乙基，和R5是2-乙基己基。
45.權利要求44的組合物，其中陽離子是四丁基銨。
46.權利要求44的組合物，其中陽離子是1-甲基-3-己基咪唑鎓。
47.權利要求43的組合物，其中R1是2-乙基己基，R2是氫原子，R3是亞甲基，R4是氫原子，和R5是2-乙基己基。
48.權利要求47的組合物，其中陽離子是四丁基銨。
49.權利要求47的組合物，其中陽離子是1-甲基-3-己基咪唑鎓。
50.權利要求43的組合物，進一步包含烴。
51.權利要求1的組合物，其中陽離子和陰離子形成熔點低於約100℃的熔鹽，熔鹽選自四丁基銨多庫酯、MeBu3N多庫酯、Me3N(CH2)6NMe3多庫酯、Bu4P多庫酯、Et4N多庫酯、1-己基-3-甲基咪唑鎓多庫酯、1-辛基-3-甲基咪唑鎓溴化物多庫酯、1-丁基-3-甲基咪唑鎓多庫酯、和1-甲基-2-乙基咪唑鎓多庫酯。
52.一種組合物，包含(a)包含陰離子的離子液體，該陰離子選自(i)多庫酯、(ii)磺基琥珀酸雙(有機)酯衍生物的陰離子和(iii)磺基琥珀酸雙(有機醯胺)衍生物的陰離子；和(b)在超臨界狀態下的CO2；其中離子液體溶於CO2。
53.一種組合物，包含(a)烴燃料；和(b)包含陰離子的離子液體，該陰離子選自(i)多庫酯、(ii)磺基琥珀酸雙(有機)酯衍生物的陰離子和(iii)磺基琥珀酸雙(有機醯胺)衍生物的陰離子。
54.一種組合物，包含(a)聚合物；和(b)包含離子液體的抗靜電添加劑，該離子液體包含陰離子，該陰離子選自(i)多庫酯、(ii)磺基琥珀酸雙(有機)酯衍生物的陰離子和(iii)磺基琥珀酸雙(有機醯胺)衍生物的陰離子。
55.權利要求54的組合物，其中聚合物是聚醋酸乙烯酯。
56.一種離子液體組合物，包含(a)含有多於4個碳原子的鎓陽離子；和(b)選自多庫酯和多庫酯變體的陰離子。
57.權利要求56的離子液體組合物，其中離子液體在如下溫度範圍內熔融，該溫度範圍高於約40℃但低於約80℃。
58.一種組合物，包含與第二離子液體組合的第一離子液體，(a)第一離子液體包含(i)選自銨、鋶和鏻陽離子的陽離子，該陽離子是非四面體對稱的；(ii)具有通式AlyR3y+1的陰離子，其中y大於0和R獨立地選自烷基和滷素基團；(b)包含陰離子的第二離子液體，該陰離子選自(i)多庫酯、(ii)磺基琥珀酸雙(有機)酯衍生物的陰離子和(iii)磺基琥珀酸雙(有機醯胺)衍生物的陰離子。
59.權利要求58的組合物，進一步包含反應物，第一和第二離子液體是反應物的有效反應溶劑。
全文摘要
本發明涉及包括多庫酯、多庫酯變體或其它磺酸根陰離子的新穎離子液體。例如，可以通過置換反應方便地製備該離子液體。該離子液體通常是疏水性的，和用於許多烴組合物、聚合物組合物，以及用於超臨界二氧化碳應用中。該離子液體能夠阻止烴組合物中的靜電累積和可以因此最小化可燃性和/或爆炸性。
文檔編號C07C309/70GK1705640SQ03819405
公開日2005年12月7日 申請日期2003年8月15日 優先權日2002年8月16日
發明者J·H·小戴維斯, R·莫爾頓 申請人:塞克姆公司, 南阿拉巴馬大學