用于制造离子液体的工艺的制作方法_2

文档序号:9457138阅读:来源:国知局
在相同工艺中将所述离子液体溶剂回收并再 使用。
[0055] 在再另外的实施方式中,使用所产生的所述离子液体的至少一部分作为所述工艺 中的离子液体溶剂。因此,由于所述工艺中产生的离子液体与反应中使用的离子液体溶剂 相同,因此本发明的一些实施方式利用所产生的产物的至少一部分作为所述溶剂。
[0056] 反应中产生的挥发性酸(HX)可通过本领域技术人员已知的任何分离方法除去。 在一种实施方式中,通过使所述离子液体与惰性气体物流接触而除去所述挥发性酸。在这 样的实施方式中,可将惰性气体物流鼓泡到离子液体中或者简单地在离子液体的表面上或 者附近提供惰性气体的物流来除去所述挥发性酸。
[0057] 替代地,可通过使所述离子液体经历减压而除去所述挥发性酸。如本文中使用的, 术语"减压"指的是低于环境压力、典型地100mm Hg或更低、经常地50mm Hg或更低、经常 地IOmm Hg或更低、和最经常地Imm Hg或更低的压力。通常,减压条件是使用真空栗或者 一些其它类似手段实现的。
[0058] 应领会,由于离子液体是盐,因此与所述挥发性酸相比,它们具有明显更低的蒸气 压。因此,使产物经历惰性气体物流或者减压导致离子液体的少于5%重量损失、典型地少 于1 %重量损失、和经常少于0. 5%重量损失。
[0059] 本发明的一些方面提供用于制造高纯度离子液体的连续工艺。在一些实施方式 中,本发明的方法避免了产生固体中间体。在再另外的实施方式中,与常规方法相比,本发 明的方法导致优越的离子液体纯度和/或更低的总成本。本发明的主要差异和优点之一是 本发明的方法不需要使用挥发性溶剂。
【附图说明】
[0060] 图1为用于以连续工艺制造离子液体的本发明的一种【具体实施方式】的示意图。
【具体实施方式】
[0061] 本发明的一些方面提供用于在不使用挥发性溶剂的情况下制造离子液体的工艺。 如本文中使用的,术语"挥发性溶剂"指的是在标准温度即20°C下具有Imm Hg或更高、典型 地20mm Hg或更高、和经常100mm Hg或更高的纯组分蒸气压的液态化合物。因此,常规方法 中使用的典型溶剂例如二甲基甲酰胺(DFM)、二甲亚砜(DMSO)、四氢呋喃(THF)、二氯甲烷、 氯仿、四氯化碳、乙醚、乙腈和甲醇均是挥发性溶剂的实例。挥发性溶剂的其它实例包括,但 不限于,水、全氟化的烃,并且超临界二氧化碳也是挥发性溶剂。
[0062] 本发明的一个具体方面提供用于制造式[R1Q]+R f的离子液体的工艺,其中Q为胺、 膦、或胂部分;R1为季化用部分,使得[R1Q]+形成离子液体阳离子部分;和R f为离子液体阴 离子部分。典型地,Q为叔胺、叔膦或叔胂部分,使得当R1连接至Q时,所得R 1Q+形成离子 液体的阳离子部分。术语"叔胺"和对应的膦和胂指的是式RaRbITM的氨基、膦基、和胂基化 合物,其中M分别为N、P或As,并且Ra、Rb和IT各自独立地为非环状的或者环状的烃,其任 选地被取代。或者,两个或更多个Ra、Rb和IT与M -起形成环状的氨基、膦基或者胂基化合 物。还应注意,当Ra和Rb与M -起形成不饱和的环状环体系例如芳族氨基、膦基或者胂基 化合物时,不存在IT。类似地,如果在非环状的化合物中1?3与M形成双键,则不存在ΙΓ。为 了举例说明,叔胺包括:三烷基胺(例如三乙基胺、三丁基胺、二乙基甲基胺等),以及在环 结构中具有总计5-9个原子的杂环化合物,包括任选地取代的双环和三环杂环。
[0063] 离子液体为在100°C或更低的温度下为液态的盐。因此,离子液体包括阳离子部分 和阴尚子部分。在整个本公开内容中,式[RQ] + (不管R和/或Q的上标为何)部分表不尚 子液体的阳离子部分,和部分Rf表示离子液体的阴离子部分。
[0064] 本发明的工艺典型地包括使式Q的化合物与式R1X的季化剂在不存在挥发性溶剂 的情况下在足以产生式[R1Q]+X的季盐的条件下反应,其中R1和Q为本文中定义的那些并 且X为离去基团。术语"季化剂"指的是如下的通式RX(不管R和/或X的上标为何)的化 合物:其在与叔的并且具有至少一对孤对电子的化合物Q反应时与Q形成键以产生季阳离 子部分[RQ]+,例如,Q包含总计四个键。术语"离去基团"具有在合成有机化学中的与其常 规相关的含义,即,能够被亲核体置换的原子或者基团,并且包括卤代、乙酰氧基、甲磺酰氧 基、甲苯磺酰氧基、三氟甲磺酰氧基、2, 4-二硝基苯氧基、甲氧基、N,0-二甲基羟氨基、以及 有机化学领域的技术人员知晓的其它离去基团。术语"卤代"和"卤根"在本文中可互换地 使用并且指的是氟代、氯代、溴代、或碘代。短语"在不存在挥发性溶剂的情况下"指的是: 使用常规分析设备,具有25重量%或更少、典型地10重量%或更少、经常5重量%或更少 的挥发性溶剂、且最经常地未明显地检测到挥发性溶剂。当描述化学反应时,术语"处理"、 "接触"和"反应"在本文中可互换地使用,并且指的是在合适条件下添加或者混合两种或更 多种反应物(试剂)以产生所示出的和/或期望的产物。应领会,产生所示出的和/或期 望的产物的反应可不一定直接由初始添加的反应物的组合得到,即,可存在一种或多种在 最终导致所示出的和/或期望的产物的形成的混合物中产生的中间体。
[0065] 用于制造式[R1Q]+X的季盐的典型的反应条件包括将反应混合物加热到至少 2〇°C、典型地至少50°C、和经常至少100°C。通常将反应混合物加热至少约1分钟、典型地 至少30分钟和经常至少48小时。应领会,本发明的范围不限于这些特定的反应温度和时 间。这样的反应温度和/或时间可取决于反应物的具体性质而变化。
[0066] 在一些实施方式中,季盐的形成是在非挥发性溶剂中进行的。溶剂的使用可帮助 避免固态产物或者中间体的沉淀,并且在放热反应的情况下可帮助控制温度升高。术语"非 挥发性溶剂"指的是在标准温度下具有Imm Hg或更低、典型地0.1 mm Hg或更低、和经常地 0.0 lmm Hg或更低的纯组分蒸气压的溶剂。在一种【具体实施方式】中,非挥发性溶剂为离子液 体。当使用溶剂时,经常所述离子液体溶剂为与通过本发明的工艺制造的离子液体相同的 化合物。以此方式,可消除纯化步骤。而且,整个工艺可以连续方式进行。实际上,在一些 实施方式中,使用所制造的离子液体的至少一部分作为用于进一步反应的溶剂。
[0067] 由于不使用挥发性溶剂,因此消除了用于挥发性溶剂的纯化或者处置的时间和成 本。因此,本发明的工艺大幅降低了用于制造离子液体的总成本和时间。
[0068] 本发明的工艺还包括使式[R1Q]+X的季盐与式HRf的酸(即,质子化)形式的离子 液体抗衡阴离子化合物在足以产生所述式[R1Q]+Rf的离子液体和式HX的挥发性酸的条件 下反应。术语"挥发性酸"指的是在标准温度下具有IOmm Hg或更高、典型地760mm Hg或 更高、和经常地33, 000mm Hg或更高的纯组分蒸气压的酸性化合物。或者,术语"挥发性酸" 指的是可在真空下从反应混合物相对容易地除去的酸。示例性的挥发性酸包括所有的卤酸 (例如,HF、HC1、HBr、和HI)以及甲烷磺酸、甲苯磺酸、羧酸例如甲酸、乙酸等,以及其至少 99%可在真空(例如,〈10mm Hg压力)下在24小时内除去的其它酸。
[0069] 通常,季盐与酸形式的离子液体抗衡阴离子化合物的反应在至少约_25°C
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