制备燃料添加剂的方法与流程

文档序号:22928170发布日期:2020-11-13 16:24阅读:150来源:国知局
本发明涉及制备用于火花点火内燃机的燃料的提升辛烷值的添加剂的方法。特别地,本发明涉及制备提升辛烷值的燃料添加剂的方法,所述燃料添加剂是苯并[1,4]噁嗪和1,5-苯并氧氮杂环庚烷的衍生物。本发明还涉及制备用于火花点火内燃机的燃料的方法,所述燃料包含燃料添加剂。
背景技术
:火花点火内燃机广泛用于家用和工业两者中的动力。例如,火花点火内燃机通常在汽车工业中用于为车辆(如客车)提供动力。火花点火内燃机的燃料(通常为汽油燃料)通常含有许多添加剂以改善燃料的性质。一类燃料添加剂是改进辛烷值的添加剂。这些添加剂增加了燃料的辛烷值,这是对抗与预点火相关的问题(如爆震)所期望的。当否则基础燃料辛烷值太低时,可以由精炼厂或其他供应商(如燃料终端或散装燃料共混器)来进行辛烷值改进剂对燃料的添加,使得燃料满足可适用的燃料规格。包含例如铁、铅或锰的有机金属化合物是众所周知的辛烷值改进剂,四乙基铅(tel)已被广泛用作高效的辛烷值改进剂。然而,如果使用的话,tel和其他有机金属化合物目前通常仅以少量用于燃料中,因为它们可能是有毒的,损害发动机且损害环境。不基于金属的辛烷值改进剂包括含氧化合物(例如,醚和醇)和芳族胺。然而,这些添加剂也具有各种缺点。例如,n-甲基苯胺(nma,一种芳族胺)必须以相对高的处理率(1.5%至2%添加剂重量/基础燃料重量)使用,以对燃料的辛烷值具有显著的影响。nma也可能有毒。含氧化合物使燃料中的能量密度降低,并且与nma一样,必须以高处理率添加,这潜在地导致与燃料储存、燃料管线、密封件和其他发动机部件的相容性问题。燃料中包含的任何添加剂都必须以不使燃料偏离规格的形式提供。例如,汽油规格(例如en228)通常要求通过目测燃料将被分类为“清澈明亮”(或类似),但是一些添加剂可能导致燃料变色。许多汽油燃料规格还限制了燃料的硫含量和磷含量,并且通常还对燃料中容许的金属含量设置限制。在添加剂产品不是以纯的形式提供的情况下,其可以有助于这些组分在燃料中的加载。燃料添加剂也必须以稳定的形式提供。虽然一些燃料添加剂是稳定的并且不需要添加任何另外的稳定组分,但是其他的燃料添加剂确实需要进行稳定。在这些情况下,稳定添加剂通常被共混到添加剂组合物和燃料本身中的至少一种中。这些稳定添加剂的添加可能是昂贵的,并且增加了共混过程的复杂性。最近,已经发现了一类新的提升辛烷值的添加剂。这些提升辛烷值的添加剂是苯并[1,4]噁嗪和1,5-苯并氧氮杂环庚烷的衍生物,并且由于它们的非金属性质、它们的低含氧化合物含量和它们在低处理率下的提升辛烷值的性能而显示出巨大的前景(参见wo2017/137518)。其他优点也与新型提升辛烷值的添加剂相关,包括它们作为抗氧化剂的功效。目前文献中报道的合成路线提供了苯并噁嗪可以如何以相对小的规模(数百mg至至多100kg规模)制备的各种描述。例如,us2008/064871-其涉及用于治疗或预防与尿酸有关的疾病(如痛风)的化合物-公开了苯并噁嗪衍生化合物的制备。然而,需要一种适于以工业规模,例如以每年50至20,000吨的量,生产新型的提升辛烷值的添加剂的方法。已知丁基化羟基甲苯(也称为bht、二丁基羟基甲苯和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)作为抗氧化剂。例如,us4,861,914公开了bht用于稳定烷基化芳族胺的用途,所述烷基化芳族胺用作制备聚合物的中间体。也已知bht用于防止火花点火内燃机燃料中的烃聚合。然而,其先前没有用于稳定燃料添加剂。因此,需要用于合成新型的提升辛烷值的添加剂的方法,其例如通过以燃料中期望的形式并且优选以大规模提供添加剂来减轻上面强调的问题中的至少一些。技术实现要素:令人惊奇地,现已发现,通过在丁基化羟基甲苯(bht)存在下制备具有下式的燃料添加剂e:其中:r1、r2和r3是氢;r4、r5、r11和r12各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烷氧基-烷基、仲胺和叔胺基团;r6、r7、r8和r9各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烷氧基-烷基、仲胺和叔胺基团;x选自-o-或-nr10-,其中r10选自氢和烷基;并且n是0或1,所述燃料添加剂e可以以即使在纯化后也能抗降解的形式提供。不希望受理论的束缚,据信bht在燃料添加剂e中高度可溶,并因此在整个加工过程中保持夹带在燃料添加剂e中。夹带的bht即使在非常低的处理率下也稳定燃料添加剂e。由于燃料添加剂e本身有效作为抗氧化剂,因此bht具有这种作用是令人惊奇的。因此,在第一方面,本发明提供了制备燃料添加剂e的方法,所述方法包括进行以下反应:其中:l和l'各自独立地选自离去基团,其中步骤(i)在bht存在下进行。在第二方面,本发明进一步提供了制备燃料添加剂e的方法,所述方法包括以下步骤:(1)在bht存在下制备所述燃料添加剂;以及(2)通过以下纯化所述燃料添加剂:(a)将所述燃料添加剂溶解在水不溶性溶剂中以形成溶液;(b)用水洗涤所述溶液;和(c)使用蒸馏将燃料添加剂产物与所述水不溶性溶剂分离。还提供了用于火花点火内燃机燃料的添加剂组合物,所述添加剂组合物包含:燃料添加剂e;和bht。本发明进一步提供了制备用于火花点火内燃机的燃料组合物的方法,所述方法包括将本发明的添加剂组合物与基础燃料共混。还提供了用于火花点火内燃机的燃料组合物,其包含本发明的添加剂组合物和基础燃料。进一步提供了bht用于稳定燃料添加剂e的用途,以及稳定燃料添加剂e的方法,其中将所述燃料添加剂与bht共混。具体实施方式制备方法本发明提供了制备燃料添加剂e的方法。在第一方面,所述方法包括进行以下反应:。与起始材料a相比,试剂b的用量可以是0.8至2摩尔当量,优选0.9至1.5摩尔当量,且更优选1至1.2摩尔当量。在一些实施方案中,步骤(i)作为单一反应进行(即,使用一组试剂和在一组条件下)。然而,在其他实施方案中,步骤(i)包括以下子步骤:。应当理解,在一些情况下,步骤(ib)将在形成中间体c时自发发生。为了本发明的目的,这些情况被认为是其中步骤(i)作为单一反应进行的实施方案。当步骤(i)包括子步骤(ia)和(ib)时,这些步骤中的任一个或两个可以在bht存在下进行。优选至少子步骤(ia)在bht存在下进行。步骤(ia)包括将试剂b添加到起始材料a中以形成中间体c。步骤(ia)优选在碱(如无机碱)存在下进行。优选的碱选自碱金属碳酸盐,如碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾和碳酸钾。碳酸氢钠特别适于进行步骤(ia)。与起始材料a相比,碱的用量可以为0.7至2摩尔当量,优选0.8至1.5摩尔当量,且更优选1至1.25摩尔当量。步骤(ia)优选在非质子溶剂存在下进行。非质子溶剂在本领域中公知为不能提供质子的溶剂。非质子溶剂不含直接与氮或氧键连的氢原子。用于进行步骤(ia)的优选非质子溶剂选自四氢呋喃、乙腈、二甲氧基乙烷、二噁烷、n-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亚砜、碳酸亚乙酯、环丁砜、二苯醚、乙腈、2-硝基丙烷、丙酮、2-丁酮、甲酸丁酯、乙酸乙酯、异丁腈、乙酸甲酯、甲酸甲酯、硝基甲烷、氧戊环(oxolane)和丙腈,且更优选选自四氢呋喃、乙腈、二甲氧基乙烷和二噁烷,特别优选四氢呋喃。相对于起始材料a,非质子溶剂的用量为5至20体积当量,优选为8至17体积当量,且更优选为10至15体积当量。优选在步骤(ia)期间将反应混合物冷却到例如至多18℃的温度,诸如冷却到0℃至18℃的温度,优选冷却到3℃至15℃的温度,且更优选冷却到5℃至10℃的温度。冷却可以通过已知的方法(例如冷却浴)进行。步骤(ia)优选在环境压力(即,大约1巴的压力)下进行。步骤(ia)中的反应优选进行至少2小时,优选至少4小时,且更优选至少5小时。在此期间,优选例如在反应时间的至少前2小时,优选至少前3小时,且更优选至少前4小时内将试剂b逐滴添加到起始材料a中。在一个非常具体的实施方案中,步骤(ia)在碱(例如,碳酸氢钠)、溶剂(例如,四氢呋喃)存在下且在5℃至10℃的温度下进行。在步骤(ib)中,使中间体c进行闭环反应。与步骤(ia)一样,步骤(ib)也优选在碱存在下进行。与中间体c相比,步骤(ib)中碱的用量可以为0.7至2摩尔当量,优选0.8至1.5摩尔当量,且更优选1至1.25摩尔当量。所述碱优选选自无机碱,且更优选选自碱金属碳酸盐,如碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾和碳酸钾。在步骤(ib)中,优选将非质子溶剂与无机碱一起使用。所述非质子溶剂优选选自四氢呋喃、乙腈、二甲氧基乙烷、二噁烷、n-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亚砜、碳酸亚乙酯、环丁砜、二苯醚、乙腈、2-硝基丙烷、丙酮、2-丁酮、甲酸丁酯、乙酸乙酯、异丁腈、乙酸甲酯、甲酸甲酯、硝基甲烷、氧戊环和丙腈,且更优选选自四氢呋喃、乙腈、二甲氧基乙烷和二噁烷。更优选使用四氢呋喃。相对于起始材料a,步骤(ib)中非质子溶剂的用量可以为5至20体积当量,优选8至17体积当量,且更优选12至18体积当量。至少一些(例如至少75%)的非质子溶剂可以作为含有来自步骤(ia)的中间体c的反应混合物的一部分引入用于步骤(ib)的反应容器中。氯化溶剂(如氯仿或二氯乙烷)也可以与无机碱一起使用。在这些情况下,还优选使用相转移试剂。合适的相转移剂包括季铵盐,诸如四烷基卤化铵盐,例如丁基三乙基氯化铵。所述碱也可以选自有机碱。例如,所述碱可以选自含氮有机碱,优选选自三乙胺、二异丙基乙胺和1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯。在步骤(ib)中优选将非质子溶剂与有机碱一起使用,所述非质子溶剂优选选自:四氢呋喃、乙腈、二甲氧基乙烷、二噁烷、n-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亚砜、碳酸亚乙酯、环丁砜、二苯醚、乙腈、2-硝基丙烷、丙酮、2-丁酮、甲酸丁酯、乙酸乙酯、异丁腈、乙酸甲酯、甲酸甲酯、硝基甲烷、氧戊环和丙腈,且更优选选自二甲基甲酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜和环丁砜。优选在步骤(ib)期间将反应混合物加热到例如至少40℃的温度,诸如加热到40℃至80℃的温度,优选加热到55℃至70℃的温度,且更优选加热到60℃至65℃的温度。步骤(ib)优选在环境压力(即,大约1巴的压力)下进行。步骤(ib)中的反应优选进行至少2小时,优选至少5小时,且更优选至少10小时。在一个非常具体的实施方案中,步骤(ib)在碱(例如,碳酸钾)、溶剂(例如,四氢呋喃)存在下且在60℃至65℃的温度下进行。在步骤(i)期间,离去基团l和l'从试剂b中失去。离去基团l优选选自:卤化物(例如,cl、br、i),取代的芳氧基(例如,-o-ar,其中ar选自硝基取代的芳基,如对硝基苯基)和磺酸酯(例如,-oso2a,其中a选自甲苯基、甲基、-cf3、-ch2cl、苯基和对硝基苯基)。更优选地,离去基团l选自卤化物,且甚至更优选选自cl和br。离去基团l'优选选自:卤化物(例如,cl、br、i)和烷氧基(例如,-ome和-oet)。更优选地,离去基团l'选自卤化物,且甚至更优选选自cl和br。所述方法的步骤(ii)包括将中间体d转化成目标燃料添加剂e:所述方法的步骤(ii)可以在还原剂存在下或使用催化还原进行。当步骤(ii)在还原剂存在下进行时,优选的还原剂选自双(2-甲氧基乙氧基)氢化铝钠(称为“红铝(red-al)”)、氢化铝锂、硼烷(优选与二甲硫醚组合)、氢化二异丁基铝和硼氢化物。合适的硼氢化物包括:硼氢化钠,优选与三氟化硼乙醚合物、碘、四氯化钛、氯化钴(ii)或乙酸组合;硼氢化锂,优选与三甲基甲硅烷基氯组合;和硼氢化锌。当使用红铝时,优选与碱金属卤化物(如氟化钾)组合使用。碱金属卤化物的用量可以是中间体d的0.1重量%至1重量%,优选0.2重量%至0.6重量%。还原剂可以例如在至少2小时,优选至少3小时,且更优选至少4小时的时间内逐滴添加到反应混合物中。与中间体d相比,在子步骤(ii)中还原剂的用量可以为1至4摩尔当量,优选1.5至3摩尔当量,且更优选1.75至2.25摩尔当量。非质子溶剂优选与还原剂一起使用,例如,非质子溶剂选自四氢呋喃、乙腈、二甲氧基乙烷、二噁烷、n-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亚砜、碳酸亚乙酯、环丁砜、二苯醚、乙腈、2-硝基丙烷、丙酮、2-丁酮、甲酸丁酯、乙酸乙酯、异丁腈、乙酸甲酯、甲酸甲酯、硝基甲烷、氧戊环和丙腈,且更优选选自甲苯、四氢呋喃、二甲氧基乙烷和二噁烷。在一些实施方案中,四氢呋喃优选用作所述非质子溶剂。相对于中间体d,在步骤(ii)中非质子溶剂的用量可以是4至20重量当量,优选6至16重量当量,且更优选8至12重量当量。还原剂/溶剂的优选组合如下:红铝/甲苯氢化铝锂/四氢呋喃或二甲氧基乙烷或二噁烷硼烷与二甲硫醚/四氢呋喃组合氢化二异丁基铝/四氢呋喃硼氢化钠、三氟化硼乙醚合物/四氢呋喃硼氢化钠、碘/四氢呋喃硼氢化锂、三甲基甲硅烷基氯/四氢呋喃硼氢化钠、四氯化钛/二甲氧基乙烷硼氢化锌/四氢呋喃硼氢化钠、氯化钴(ii)/四氢呋喃硼氢化钠、乙酸/二噁烷当步骤(ii)在还原剂存在下进行时,优选在环境温度下(即,在15℃至25℃的温度下)进行。由于反应可能是放热的,反应混合物可能需要冷却以将温度维持在该范围内。在其他实施方案中,可以将反应冷却到例如低于15℃(如0℃至10℃)的温度。反应优选在环境压力(即,大约1巴的压力)下进行。当步骤(ii)在还原剂存在下进行时,可以使用碱,优选无机碱(如碱金属氢氧化物)淬灭反应。优选氢氧化钠和氢氧化钾,特别是氢氧化钠。用于淬灭的碱可以在至少30分钟,优选至少1小时,且更优选至少2小时的时间内逐滴添加。当步骤(ii)使用催化还原进行时,其可以在氢气存在下在1至80巴、优选3至60巴且更优选5至50巴的压力下进行。合适的催化剂包括钌、铂、钯和铑催化剂,优选钌催化剂,如乙酰丙酮钌(iii)。也可以使用其他金属催化剂,如含有铜和铬的混合物的那些(例如,亚铬酸铜)。铜和铬的混合物优选与沸石分子筛(例如,具有大约4å的孔径)组合使用。也可以使用铱催化剂。在一些实施方案中,铱和铑催化剂在硅烷存在下使用。合适的硅烷包括烷基硅烷,如二乙基硅烷。在一些特别优选的实施方案中,钌氢化催化剂可以在步骤(ii)中由乙酰丙酮钌(iii)和三膦(triphos)(例如,1,1,1-三(二苯基膦基甲基)乙烷)以及还任选的三氟甲磺酸镱(iii)的混合物优选在甲磺酸和三氟甲磺酰亚胺;或甲磺酸存在下原位形成。当步骤(ii)使用催化还原进行时,非质子溶剂优选与催化剂一起使用。非质子溶剂可以选自四氢呋喃、乙腈、二甲氧基乙烷、二噁烷、n-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亚砜、碳酸亚乙酯、环丁砜、二苯醚、乙腈、2-硝基丙烷、丙酮、2-丁酮、甲酸丁酯、乙酸乙酯、异丁腈、乙酸甲酯、甲酸甲酯、硝基甲烷、氧戊环和丙腈,且优选为四氢呋喃。在一些实施方案中,步骤(ii)在bht存在下进行,例如bht已经作为在其中进行反应的溶剂体系的一部分引入。在一些实施方案中,除了作为在其中进行步骤(i)和任选的步骤(ii)的溶剂体系的一部分之外,在制备燃料添加剂的方法中不使用bht。当步骤(ii)使用催化还原进行时,反应可以在大于80℃、优选大于100℃且更优选大于120℃的温度下进行。步骤(ii)中的反应优选进行至少2小时,优选至少5小时,且更优选至少10小时。在一个非常具体的实施方案中,步骤(ii)在还原剂(例如,红铝)、溶剂(例如,甲苯)存在下且在10℃至20℃的温度下进行。反应使用碱(例如,氢氧化钠)淬灭。在另一个非常具体的实施方案中,步骤(ii)在还原剂(例如,氢化铝锂)、溶剂(例如,四氢呋喃)存在下在温度维持低于10℃的情况下进行。在另一个非常具体的实施方案中,步骤(ii)在还原剂(例如,硼烷)、溶剂(例如,四氢呋喃)存在下且在0℃至5℃的温度下进行。在其他实施方案中,当步骤(ii)使用催化还原进行时,其可以在不存在氢气的情况下进行,例如,氢气以体积计小于10ppm且优选小于1ppm的水平存在。在这些实施方案中,反应在硅烷氢源存在下进行。合适的硅烷包括烷氧基硅烷(例如,(eto)3sih)和芳基硅烷(例如,phsih3)。用于在不存在氢气的情况下进行反应的优选催化剂选自金属催化剂。优选地,所述催化剂选自钌和锌催化剂。与中间体d相比,催化剂的用量可以是至多0.5摩尔当量,优选0.01至0.15摩尔当量。当步骤(ii)使用催化还原但在不存在氢气的情况下进行时,步骤(ii)优选在溶剂存在下进行,所述溶剂优选选自非质子溶剂,如先前关于步骤(ii)列出的那些,并且优选是四氢呋喃。当步骤(ii)使用催化还原但在不存在氢气的情况下进行时,步骤(ii)可以在高于10℃、优选15℃至50℃且更优选20℃至40℃的温度下进行。当步骤(ii)使用催化还原但在不存在氢气的情况下进行时,步骤(ii)可以在环境压力(即,大约1巴)下进行。反应可以在惰性气氛下(例如,在氩气下)进行。当步骤(ii)使用催化还原但在不存在氢气的情况下进行时,反应可以进行大于20分钟,优选大于1小时,但优选小于24小时的时间。在优选的实施方案中,本发明的方法还包括纯化燃料添加剂以给出纯化的燃料添加剂产物的步骤。这个步骤降低了可能存在于粗燃料添加剂产物中的杂质(如未反应的试剂和副产物)的水平。特别地,可以使用纯化以除去以下二聚体副产物,不希望受理论的束缚,据信所述副产物在步骤(ii)期间形成:。这种二聚体副产物的颜色为粉红色,并且如果不除去,可能导致使用它的燃料变色。为了简单起见,二聚体副产物已经显示为r2、r4、r5、r11和r12均为h。纯化燃料添加剂e的步骤优选包括:(a)将所述燃料添加剂溶解在水不溶性溶剂中以形成溶液;(b)用水洗涤所述溶液;和(c)使用蒸馏将燃料添加剂产物与所述水不溶性溶剂分离。在第二方面,本发明提供了制备燃料添加剂e的方法,其包括以下步骤:(1)在bht存在下制备所述燃料添加剂;以及(2)通过以下纯化所述燃料添加剂:(a)将所述燃料添加剂溶解在水不溶性溶剂中以形成溶液;(b)用水洗涤所述溶液;和(c)使用蒸馏将燃料添加剂产物与所述水不溶性溶剂分离。应当理解,步骤(1)可以使用本文所述的方法或通过使用任何其他方法进行。以下涉及燃料添加剂纯化的段落适用于本发明的第一方面和第二方面两者。在纯化方法的步骤(a)中,将燃料添加剂溶解在水不溶性溶剂中。所述水不溶性溶剂优选是甲苯。燃料添加剂和水不溶性溶剂可以例如通过搅拌进行搅动。搅动可以改进(例如,加速)燃料添加剂的溶解。在步骤(b)中,用水洗涤步骤(a)中形成的溶液。应当理解,步骤(b)包括:(bi)将水添加到溶液(即,其中溶解燃料添加剂的水不溶性溶剂)中,和(bii)将非水相与水相分离。优选地,在分离水与水不溶性溶剂之前,例如通过回流将它们的混合物混合。这增强了杂质在水相和非水相之间的转移。在一些情况下,可以在步骤(b)中用水洗涤溶液多于一次,例如两次或优选三次。在一些情况下,将在步骤(bii)中分离的水相或每个分离的水相用另外的水不溶性溶剂洗涤。然后,在步骤(c)中分离燃料添加剂产物之前,可以将这种另外的水不溶性溶剂与来自步骤(bii)的其中溶解了燃料添加剂的水不溶性溶剂合并。任何常规的蒸馏技术都可以用于步骤(c),例如分馏。在纯化涉及蒸馏成馏分的情况下,优选将包含燃料添加剂e的各馏分合并以形成纯化的燃料添加剂产物。在甲苯用作水不溶性溶剂的情况下,通过蒸馏首先除去甲苯,随后是其中夹带有bht的燃料添加剂e。任何二聚体副产物通常将保留在蒸馏残余物中。合适的蒸馏条件包括约60℃的起始温度和约200毫巴的真空。然后可以增加温度并降低压力直到实现回流和然后蒸馏。纯化的燃料添加剂产物含有以按产物的重量计大于97%,优选大于98%且更优选大于99%的量的燃料添加剂e。纯化的燃料添加剂产物中燃料添加剂e的重量%可以使用hplc测量,其中假定燃料添加剂e峰面积与总峰面积的比等于重量比。hplc可以使用实施例中详述的条件进行。样品制备也可以如实施例中详述的进行。纯化的燃料添加剂产物优选含有以小于100ppm且更优选小于50ppm的量的铝。纯化的燃料添加剂产物优选含有以小于100ppm且更优选小于50ppm的量的钾。纯化的燃料添加剂产物优选含有以小于100ppm且更优选小于50ppm的量的钠。纯化的燃料添加剂产物中铝、钾和钠的含量可以根据astmd7111-16测量。纯化的燃料添加剂产物优选含有以小于100ppm且更优选小于50ppm的量的氯。氯含量可以使用电感耦合等离子体原子发射光谱法测量。纯化的燃料添加剂产物优选含有以小于100ppm且更优选小于50ppm的量的硫。纯化的燃料添加剂产物的硫含量可以根据eniso20846:2011测量。本发明基于如下发现:在本发明方法的步骤(i)或步骤(1)中存在的bht在包括纯化的整个加工过程中保持夹带在燃料添加剂e中,并且有效地稳定燃料添加剂e。因此,本发明的方法用于制备以夹带bht的形式的燃料添加剂e。在一些实施方案中,所述方法包括制备以如下形式的燃料添加剂e,其含有以按燃料添加剂e的重量计0.01%至1.5%、优选0.05%至1.0%且更优选0.1%至0.8%的量的bht。以燃料添加剂e的重量计的bht的百分比可以使用hplc测量,假定bht峰面积与燃料添加剂e峰面积的比等于重量比。hplc可以使用实施例中详述的条件进行。样品制备也可以如实施例中详述的进行。由于bht在整个加工过程中保持夹带在燃料添加剂e中,因此应当理解,这些量适用于以其未纯化形式的燃料添加剂产物以及一旦纯化后的燃料添加剂产物。在优选的实施方案中,bht作为在其中进行反应的溶剂体系的一部分引入。例如,在步骤(i)和(1)中四氢呋喃优选作为溶剂使用,并且bht在四氢呋喃中的存在量以重量计为50ppm至1000ppm,优选100ppm至500ppm,且更优选200ppm至400ppm。在一些实施方案中,以在步骤(i)和(1)中使用的bht计大于30%、优选大于40%且更优选大于50%在整个加工过程中保持夹带在燃料添加剂e中。应当理解,即使在燃料添加剂被纯化时也是这种情况。本发明的方法优选在工业规模上进行。例如,当所述方法是分批法时,燃料添加剂e优选以大于100kg、优选大于150kg且更优选大于200kg的批量生产。所述方法也可以作为连续法进行。为了以工业规模生产燃料添加剂e,步骤(i)、(ii)和(1)优选在具有至少500l、优选至少750l且更优选至少1000l的容量的反应器中进行。应当理解,当反应包括多个步骤时,可以在同一反应器中进行多于一个(例如,每个)步骤。提升辛烷值的燃料添加剂e使用本发明的方法制备的燃料添加剂e具有下式:其中:r1、r2和r3是氢;r4、r5、r11和r12各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烷氧基-烷基、仲胺和叔胺基团;r6、r7、r8和r9各自独立地选自氢、烷基、烷氧基、烷氧基-烷基、仲胺和叔胺基团;x选自-o-或-nr10-,其中r10选自氢和烷基;并且n是0或1。燃料添加剂的优选取代基如下所述。应当理解,优选的取代模式也适用于制备燃料添加剂e的起始材料a、试剂b和中间体c和d。在一些实施方案中,r4、r5、r11和r12各自独立地选自氢和烷基,并且优选选自氢、甲基、乙基、丙基和丁基。更优选地,r4、r5、r11和r12各自独立地选自氢、甲基和乙基,并且甚至更优选选自氢和甲基。在一些实施方案中,r6、r7、r8和r9各自独立地选自氢、烷基和烷氧基,并且优选选自氢、甲基、乙基、丙基、丁基、甲氧基、乙氧基和丙氧基。更优选地,r6、r7、r8和r9各自独立地选自氢、甲基、乙基和甲氧基,并且甚至更优选选自氢、甲基和甲氧基。有利地,r4、r5、r6、r7、r8、r9、r11和r12中的至少一个并且优选r6、r7、r8和r9中的至少一个选自除氢外的基团。更优选地,r7和r8中的至少一个选自除氢外的基团。换句话说,提升辛烷值的燃料添加剂可以在由r4、r5、r6、r7、r8、r9、r11和r12表示的位置中的至少一个处被取代,优选在由r6、r7、r8和r9表示的位置中的至少一个处被取代,并且更优选在由r7和r8表示的位置中的至少一个处被取代。据信至少一种除氢外的基团的存在可以改进燃料中燃料添加剂e的溶解性。同样有利地,r4、r5、r6、r7、r8、r9、r11和r12中不超过五个、优选不超过三个且更优选不超过两个选自除氢外的基团。优选地,r4、r5、r6、r7、r8、r9、r11和r12中的一个或两个选自除氢外的基团。在一些实施方案中,r4、r5、r6、r7、r8、r9、r11和r12中仅一个选自除氢外的基团。在优选的实施方案中,r4、r5、r7和r8中的至少一个选自甲基、乙基、丙基和丁基,并且其余的r4、r5、r6、r7、r8、r9、r11和r12是氢。更优选地,r7和r8中的至少一个选自甲基、乙基、丙基和丁基,并且其余的r4、r5、r6、r7、r8、r9、r11和r12是氢。在进一步优选的实施方案中,r4、r5、r7和r8中的至少一个是甲基,并且其余的r4、r5、r6、r7、r8、r9、r11和r12是氢。更优选地,r7和r8中的至少一个是甲基,并且其余的r4、r5、r6、r7、r8、r9、r11和r12是氢。优选地,x是-o-或-nr10-,其中r10选自氢、甲基、乙基、丙基和丁基,并且优选选自氢、甲基和乙基。更优选地,r10是氢。在优选的实施方案中,x是-o-。n可以是0或1,但优选n是0。可用于本发明的提升辛烷值的燃料添加剂包括:。优选的提升辛烷值的燃料添加剂包括:。特别优选的是燃料添加剂:。燃料添加剂e的混合物可以用于燃料组合物中。例如,燃料组合物可以包含以下物质的混合物:。应当理解,提及烷基包括烷基的不同异构体。例如,提及丙基包括正丙基和异丙基,并且提及丁基包括正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基。添加剂组合物、燃料组合物、用途和方法本发明还提供了用于火花点火内燃机燃料的添加剂组合物,所述添加剂组合物包含:燃料添加剂e;和bht。所述添加剂组合物优选包含以按燃料添加剂e的重量计0.01%至1.5%、优选0.05%至1.0%且更优选0.1%至0.8%的量的bht。添加剂组合物优选包含以按产物计大于97%、优选大于98%且更优选大于99%的量的燃料添加剂e。上文提供了测量bht含量和燃料添加剂e含量的方法。在一些实施方案中,添加剂组合物可使用本发明的方法获得。优选地,添加剂组合物使用本发明的方法获得。本发明还提供制备用于火花点火内燃机的燃料组合物的方法,所述方法包括将本发明的添加剂组合物与基础燃料共混。所述方法可以进一步包括将另外的bht与基础燃料共混,优选使bht的总量为以基础燃料的重量计至多1000ppm,更优选至多500ppm,还更优选至多100ppm,且最优选20ppm至50ppm。通过在将另外的bht与基础燃料共混之前将另外的bht引入本发明的添加剂组合物中,或通过将另外的bht直接引入基础燃料中,可以将另外的bht与基础燃料共混。本发明还提供用于火花点火内燃机的燃料组合物,所述燃料组合物包含根据本发明的添加剂组合物和基础燃料。汽油燃料(包括含有含氧化合物的那些)通常用于火花点火内燃机。相应地,可以根据本发明的方法制备的燃料组合物可以是汽油燃料组合物。燃料组合物可以包含主要量(即,大于50重量%)的液体燃料(“基础燃料”)和次要量(即,小于50重量%)的本发明的添加剂组合物。合适的液体燃料的实例包括烃燃料、含氧化合物燃料及其组合。燃料组合物可以含有以按添加剂重量/基础燃料重量计至多20%、优选0.1%至10%且更优选0.2%至5%的量的提升辛烷值的燃料添加剂e。甚至更优选地,燃料组合物含有以按添加剂重量/基础燃料重量计0.25%至2%且甚至还更优选0.3%至1%的量的燃料添加剂。应当理解,当使用多于一种提升辛烷值的燃料添加剂e时,这些值是指燃料中燃料添加剂e的总量。燃料组合物可以包含至少一种其他的另外燃料添加剂。可以存在于燃料组合物中的这样的其他添加剂的实例包括清洁剂、摩擦改性剂/抗磨添加剂、腐蚀抑制剂、燃烧改性剂、抗氧化剂、阀座缩陷添加剂、去雾剂/破乳剂、染料、标记物、添味剂、抗静电剂、抗微生物剂和润滑改进剂。其他辛烷值改进剂也可以用于燃料组合物中,即不具有提升辛烷值的燃料添加剂e结构的辛烷值改进剂。将燃料组合物用于火花点火内燃机。火花点火内燃机的实例包括直接喷射火花点火发动机和气口燃料喷射火花点火发动机。火花点火内燃机可以用于汽车应用中,例如车辆(如客车)中。本发明还提供bht用于稳定燃料添加剂e的用途以及稳定燃料添加剂e的方法,所述方法包括将所述燃料添加剂e与bht共混。bht作为燃料添加剂e的稳定剂的功效可以根据astmd1209-05(2011)测量。现在将参考以下非限制性实施例描述本发明。实施例在下列实施例中,使用下表中提供的条件进行hplc分析:用于hplc分析的样品根据以下方案制备:实施例1:工业规模制备提升辛烷值的燃料添加剂e根据以下方案以高产率制备提升辛烷值的燃料添加剂e:材料使用含有bht的thf,bht的量为以重量计为大约300ppm。步骤(ia)将2-氨基-5-甲基苯酚1(100kg,812mol)装到3000l反应器(此处命名为r103),然后装入碳酸氢钠(81.9kg,975mol,1.2当量)。装入四氢呋喃(1067kg,12当量体积),且将悬浮液在20℃下搅拌30分钟,然后冷却到5℃至10℃。在10±2℃下,在6小时内将氯乙酰氯298%(98.6kg,873mol,1.075当量)添加到反应器中。在添加期间,观察到放热和气体(co2)排放(需要冷却以维持期望的温度范围)。将反应混合物在10±2℃下搅拌1小时。对黄橙色悬浮液取样用于分析。hplc显示2-氨基-5-甲基苯酚1完全转化为2-氯-n-(2-羟基-4-甲基苯基)乙酰胺)3。步骤(ib)在单独的4500l反应器(此处称为r105)中,将碳酸钾粉末(134.7kg,975mol,1.2当量)和四氢呋喃(217kg,2.5当量体积)的悬浮液在20℃下搅拌。在90分钟内将反应器r103的内容物转移到反应器r105中,维持温度在20℃至25℃。用thf(50kg)冲洗反应器r103和转移管线。在4小时内将反应器r105的内容物升温到60℃至65℃。在60℃至65℃下维持11小时后,对悬浮液取样用于分析。hplc显示剩余1.7%的2-氯-n-(2-羟基-4-甲基苯基)乙酰胺3。将反应器内容物在65℃至66℃下进一步加热4小时,并重新取样。hplc显示2-氯-n-(2-羟基-4-甲基苯基)乙酰胺3的转化率为99.9%。在90分钟内将去矿质水(1200kg,12当量体积)装到反应器r105中,维持温度在50℃至60℃。然后减压蒸馏出四氢呋喃,最初在600毫巴下,并在汽提结束时(最大夹套温度60℃)达到50毫巴,馏出物重量为1450kg。将所得产物的水性悬浮液冷却到20℃至25℃,排出氮气并在过滤前搅拌1小时。使用大型hastelloy压力过滤器滤出产物,并用氮气吹扫(滤液重量1228kg)。通过反应器用去矿质水(3×150kg)洗涤浅棕色固体,每次都进行吹扫(滤液重量440kg)。将湿滤饼(146kg)在双锥真空干燥器中在50℃至60℃下减压干燥至恒重(排放规格≤0.1%,通过kf),给出为浅棕色固体的7-甲基-2h-苯并[b][1,4]噁嗪-3(4h)-酮4。记录的产物重量为127.9kg,产率(基于1hnmr测定)=93.9%。hplc纯度为99.0%,1hnmr测定为97.3%w/w。通过karl-fisher(kf)分析测量的水含量为0.04%。对98kg2-氨基-5-甲基苯酚1重复该程序,并产生126.7kg7-甲基-2h-苯并[b][1,4]噁嗪-3(4h)-酮4。步骤(ii)在氮气下,将7-甲基-2h-苯并[b][1,4]噁嗪-3(4h)-酮4(127kg,778mol,kf0.04%)和甲苯(1101kg,10当量体积)装入2800l反应器(在此命名为r104)中。将所得悬浮液在20℃下搅拌2小时。在6.5小时内添加70%w/w双(2-甲氧基乙氧基)氢化铝钠在甲苯中的溶液(461kg,1596mol,2.05当量),在冷却下维持温度在20±2℃。将所得澄清的红橙色溶液维持在20±2℃下24小时,然后取样用于分析。hplc分析显示转化率为99.75%,具有81.9%ox-06、0.2%起始物4、10.7%二聚体副产物5和总计7.2%的其他物质。在用20%naoh溶液(787kg,3935mol)淬灭反应之前,将溶液冷却回5℃至10℃。淬灭是放热的,并且放出氢气(通过阻焰器排放到大气中)。在4.25小时内添加最初25kg20%naoh溶液,维持反应器温度<15℃。在<20℃下,在2小时内添加20%naoh(106kg)的第二次装入。在<25℃下,在3小时内添加最后20%naoh装入(656kg)。在淬灭完成后,将反应器内容物在20℃至25℃下搅拌2小时,然后使其沉降2小时。除去下面的水相(1008kg),并收集有机相(1390kg)。将水层装回r104中,随后装入甲苯(165kg,1.5当量体积),将反应器内容物搅拌30分钟并使其分离(2小时)。除去下面的水相(956kg),并将原始有机相(1390kg)装回反应器。用去矿质水(3×381kg)洗涤产物甲苯溶液。获得良好的分离,相应洗涤后除去486kg、393kg和382kg的水性物重量。在减压下在1360l反应器(这里称为r106)中,使用60℃的夹套温度汽提甲苯产物溶液(1490kg)并在汽提结束时抽真空至50毫巴。将粗产物转移到鼓中,并用甲苯(20kg)冲洗反应器和管线。对浓缩的粗产物溶液(145kg,棕色油)取样用于分析。基于1hnmr测定的产率为77.2%ox-06。hplc纯度为85.06%ox-06、11.59%二聚体5、0.18%bht和总计3.17%的其他物质。1hnmr测定为61.8%w/w。对115kg7-甲基-2h-苯并[b][1,4]噁嗪-3(4h)-酮4重复该程序,并且产生158kg浓缩的粗产物ox-06溶液,基于1hnmr测定(56.8%)的收率为85.3%。在实验室规模上试验了用于进行步骤(ii)的替代方法:在第一种方法中,将氢化锂铝粒料(76.65g,1.6当量)在氮气下在hplc级thf(2.5l)中搅拌,然后冷却至<10℃。将化合物4(206g)分批添加到氢化锂铝浆液中,同时维持温度<10℃。将反应混合物在室温下搅拌16小时。用水淬灭混合物,添加15%naoh水溶液,并且搅拌浆液16小时,过滤,并用etoac提取。将有机溶剂蒸发成棕色油,将其蒸馏(120℃,0.05mmhg),产生175g(93%)ox-06。在第二种方法中,将化合物4(10g,61mmol)悬浮于无水thf(80ml)中,将浆液冷却到0℃至5℃并且添加bh3.thf(1.5当量)。使反应混合物升温至环境温度,然后加热至60℃,持续16小时,用甲醇和1mhcl水溶液淬灭。蒸发溶剂,将残余物用naoh碱化并提取到二乙醚中。将醚相用水洗涤两次,用硫酸镁干燥并蒸发溶剂,给出9g(99%)为黄色油的ox-06。实施例2:分离提升辛烷值的燃料添加剂e用于蒸馏的设备是未搅拌的400lhastelloyc22蒸馏釜(在此称为r111)。使用由1.5米×30厘米玻璃柱组成的玻璃塔顶,所述玻璃柱填充有1”玻璃拉西环(rashigring)(填充高度1.0m)。蒸馏头具有自动回流分配器、9”冷凝器(保持在50℃下)和高真空泵和热油循环器加热器12kw。将来自实施例1的粗产物溶液(批次1:145kg和批次2:158kg)在真空下装到r111中(通过5微米过滤器过滤),且用甲苯(20kg)冲洗鼓和管线。最初将真空设定为200毫巴,且将油加热器设定为60℃,然后逐渐升高温度并降低压力以获得良好的回流。在收集馏分(收集~20l馏分)之前,将该体系在全回流下保持90分钟。一旦甲苯被汽提,就升高温度并抽真空到约5毫巴。在收集产物馏分之前,将该体系保持在全回流下90分钟。通过用thf(200l)煮炉r111除去蒸馏残余物,残余物重量为约30kg。所得蒸馏质量平衡是输入装入340.3kg,输出总馏出物加残余物(333.3kg),因此质量平衡=97.9%。下表中提供了蒸馏过程期间的条件的总结:馏分基底温度(℃)顶部温度(℃)油设定温度(℃)真空(毫巴)回流比备注1-460-6646-47801001:1无色液体(甲苯前沿)5-966-11747-20100-120100-401:1无色透明(甲苯前沿)10-11137-139135150510:1无色馏出物12-20140-150136-140160-1654-52:1无色馏出物残余物作为thf溶液排出,估计重量为30kg。分析馏分以确定ox-06和bht的含量等。下表中提供了不同馏分分析的总结:将馏分10至20合并(176.1kg)并分析,提供具有以下规格的ox-06:外观:透明无色油225nm处的hplc纯度:99.76%,0.17%bht,其他物质总计0.07%。残留溶剂(通过gc):甲苯<0.01%,2-甲氧基乙醇<0.01%。1hnmr测定(300mhz,dmso溶剂,使用1,3,5-三甲基苯作为标准物):99.3%w/w,0.13%w/wbht。金属含量(通过使用perkinelmeranalyst300原子吸收光谱仪进行的原子吸收光谱法,据信给出与astmd7111-16等同的结果):al11ppm,k0.15ppm,na未检出元素分析:cl24ppm,s<5ppm。实施例3:bht对ox-06稳定性的影响为了确定痕量bht对ox-06稳定性的影响,使用给出与astmd1209-05(2011)等同的结果的方法,根据pt-co/色度标度进行储存后bn-06的颜色测定。将含有不同量的bht的bn-06样品在黑暗中储存0、3、7、21和60天的时间。采用lovibondnessleriser2150对样品进行人工可视化。将50ml液体样品引入玻璃器皿中,给出大约113nm的样品路径长度。通过样品路径长度进行观察,并将样品与颜色标度的滤光器进行比较。使用hplc级水(milliporedirect-q3uv)和铂-钴250颜色标准(vwr84813.290)检查渐变的滤色器。定量限于250hazen。结果提供在下表中:对于所有样品,在测试开始时观察到150hazen,而在测试结束时观察到远大于250hazen。然而,含有痕量bht的那些样品表现出比在不含bht的样品中观察到的更慢的色度增加。实际上,在含有低至以馏分重量计0.18%的量的bht的样品中观察到bht的稳定作用。本文所公开的量纲和值不应被理解为严格限于所列举的精确数值。相反,除非另有说明,否则每个这样的量纲旨在表示所列举的值和围绕该值的功能上等同的范围两者。例如,公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。除非明确排除或另外限制,否则本文引用的每个文献(包括任何交叉引用或相关专利或申请)均据此通过引用以其整体并入本文。任何文献的引用都不是承认其是相对于本文公开或要求保护的任何发明的现有技术,或者承认其单独地或与任何一种或多种其他参考文献的任何组合地教导、建议或公开任何这样的发明。此外,当本文献中相同术语的任何含义或定义与通过引入并入的文献中术语的任何含义或定义矛盾时,应当服从在本文献中赋予该术语的含义或定义。尽管已经说明并描述了本发明的特定实施方案,但对于本领域的技术人员显而易见的是,在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其他的变化和修改。因此,所附权利要求书旨在覆盖所有这样的在本发明的范围和精神内的变化和修改。当前第1页12
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1