氧化还原活性化合物及其用途制造技术

本发明专利技术涉及新型木质素衍生化合物和包含所述木质素衍生化合物的组合物及其作为氧化还原液流电池组电解质的用途。本发明专利技术还提供了制备所述化合物和组合物的方法以及包含所述化合物和组合物的氧化还原液流电池组。另外，提供了用于实施本发明专利技术方法的组装件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化还原活性化合物及其用途近年来，由于将化石燃料用作主要能源而对环境造成的影响引起人们的关注，导致可再生能源系统(例如，基于太阳能和风能得系统)的地位日益提高。然而，这种可再生能源的间歇性使得难以将这些能源完全整合到电力网和配电网络中。解决此问题的方法是大规模电能存储(EES)系统，这对于智能电网和分布式发电的开发也至关重要。EES的另一个重要应用是地面运输的电气化，因为用混合动力(hybrid)汽车、插电式混合动力(plug-inhybrid)汽车和纯电动汽车(EV)代替传统的内燃机可以减少碳排放和节省燃料(SoloveichikG.L.Chem.Rev.2015，115，11533-11558)。美国能源部已经确定了EES的广泛实施所面临的四个主要挑战：成本、可靠性和安全性、公平的监管环境以及业界认可度。开发能够解决这些挑战的新型EES技术至关重要(SoloveichikG.L.Chem.Rev.2015，115，11533-11558)。氧化还原液流电池组(RFB)是最有前景的可扩展EES技术之一，它是由NASA在20世纪70年代的能源危机期间最先开发的并且目前正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.以通式(1)-(6)中的任一个为特征的化合物：/n通式(1)：/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180814 EP PCT/EP2018/0720751.以通式(1)-(6)中的任一个为特征的化合物：
通式(1)：



通式(2)



通式(3)



通式(4)



通式(5)



通式(6)



其中，
通式(1)中R1-R8各自，
通式(2)中R1-R10各自，
通式(3)中R1-R4各自，
通式(4)中R1-R6各自，
通式(5)中R1-R6各自，和
通式(6)中R1-R8各自
独立地选自
-H、-烷基、-烷基Ga、-芳基、-SO3H、-SO3-、-PO3H2、-OH、-OGa、-SH、-胺、-NH2、-CHO、-COOH、-COOGa、-CN、-CONH2、-CONHGa、-CONGa2、-杂芳基、-杂环基、NOGa、-N+OGa、-F、-Cl、和-Br，或连接在一起以形成饱和或不饱和的碳环，更优选地选自-H、-烷基、-烷基Ga、-SO3H/-SO3-、OGa、和-COOH；
其中每一个Ga独立地选自
-H、-烷基、-烷基Gb、-芳基、-SO3H、-SO3-、-PO3H2、-OH、-O烷基、-OOH、-OO烷基、-SH、-S烷基、-NH2、-NH烷基、-N烷基2、-N烷基3+、-NHGb、-NGb2、-NGb3+、-CHO、-COOH、-COO烷基、-CN、-CONH2、-CONH烷基、-CON烷基2、-杂芳基、-杂环基、-NOGb、-N+O烷基、-F、-Cl、和-Br；
其中每一个Gb独立地选自
-H、-烷基、-芳基、-SO3H、-SO3-、-PO3H2、-OH、-O烷基、-OOH、-OO烷基、-SH、-S烷基、-NH2、-NH烷基、-N烷基2、-N烷基3+、-CHO、-COOH、-COO烷基、-CN、-CONH2、-CONH烷基、-CON烷基2、-杂芳基、-杂环基、-N+O烷基、-F、-Cl、和Br。


2.根据权利要求1所述的化合物，其中
通式(1)中的R1-R8，
通式(2)中的R1-R10，
通式(3)中的R1-R4，
通式(4)中的R1-R6，
通式(5)中的R1-R6，和
通式(6)中的R1-R8
中的2-5个或1-5个，更优选地1、3或4个或3-4个独立地选自-烷基、-烷基Ga、-芳基、-SO3H、-SO3-、-PO3H2、-OH、-OGa、-SH、-胺、-NH2、-CHO、-COOH、-COOGa、-CN、-CONH2、-CONHGa、-CONGa2、-杂芳基、-杂环基、NOGa、-N+OGa、-F、-Cl、和-Br，或连接在一起以形成饱和或不饱和的碳环，更优选地选自-烷基、-烷基Ga、-SO3H/-SO3-、-OGa、和-COOH；
其中每一个Ga独立地选自
-H、-烷基、-烷基Gb、-芳基、-SO3H、-SO3-、-PO3H2、-OH、-O烷基、-OOH、-OO烷基、-SH、-S烷基、-NH2、-NH烷基、-N烷基2、-N烷基3+、-NHGb、-NGb2、-NGb3+、-CHO、-COOH、-COO烷基、-CN、-CONH2、-CONH烷基、-CON烷基2、-杂芳基、杂环基、-NOGb、-N+O烷基、-F、-Cl、和-Br；
其中每一个Gb独立地选自
-H、-烷基、-芳基、-SO3H、-SO3-、-PO3H2、-OH、-O烷基、-OOH、-OO烷基、-SH、-S烷基、-NH2、-NH烷基、-N烷基2、-N烷基3+、-CHO、-COOH、-COO烷基、-CN、-CONH2、-CONH烷基、-CON烷基2、-杂芳基、-杂环基、-N+O烷基、-F、-Cl、和-Br。


3.组合物，优选地水性组合物，其包含至少一种或至少两种根据权利要求1或2所述的化合物。


4.根据权利要求3所述的组合物，其中所述组合物包含：
(a)至少一种根据式(1)的化合物，优选地至少一种式(1)(b)化合物(还原状态)和至少一种相应的式(1)(a)化合物(氧化状态)；
(b)至少一种根据式(2)的化合物，优选地至少一种式(2)(b)化合物(还原状态)和至少一种相应的式(2(a)化合物(氧化状态)；
(c)至少一种根据式(3)的化合物，优选地至少一种式(3)(b)化合物(还原状态)和至少一种相应的式(3)(a)化合物(氧化状态)；
(d)至少一种根据式(4)的化合物，优选地至少一种式(4)(b)化合物(还原状态)和至少一种相应的式(4)(a)化合物(氧化状态)；
(e)至少一种根据式(5)的化合物，优选地至少一种式(5)(b)化合物(还原状态)和至少一种相应的式(5)(a)化合物(氧化状态)；和/或
(f)至少一种根据式(6)的化合物，优选地至少一种式(6)(b)化合物(还原状态)和至少一种相应的式(6)(a)化合物(氧化状态)；


5.用于制备优选根据前述权利要求中任一项所述的化合物或包含其或(基本上)由其组成的组合物的方法，包括以下步骤
a.提供起始材料；
b.任选地使所述起始材料经历适于获得至少一种低分子量前体化合物的过程；
c.分离和任选地改性至少一种低分子量前体化合物；进而获得至少一种低分子量芳香族前体化合物；
d.使所述至少一种低分子量前体化合物经历缩合反应——扩环或3环形成反应，进而获得缩合产物——芳香族或脂肪族多环系统；
e.任选地，使所述缩合产物经历改性反应，优选地其中将一个或多个取代基引入所述缩合产物中，或经历脂肪族化合物转化成多环芳香族系统的反应，以获得至少一种取代的低分子量芳香族化合物或包含其或(基本上)由其组成的组合物；
其中所述起始材料优选地选自木质纤维素材料、原油、煤或纯有机物质。


6.根据权利要求5所述的方法，其中所述起始材料是木质纤维素材料，并且所述方法包括以下步骤：
(1)使木质纤维素材料经历制浆工艺；进而获得经改性的木质素衍生组分；
(2)分离所述经改性的木质素衍生组分；
(3)使所述经改性的木质素衍生组分经历化学分解步骤；进而获得包含至少一种低分子量前体化合物或由其组成的分解产物；
(4)分离至少一种低分子量前体化合物；进而获得至少一种低分子量前体化合物或芳香族前体化合物；
(4′)任选地改性所述低分子量芳香族前体化合物，进而获得至少一种低分子量化合物或至少一种低分子量芳香族化合物；
(5)使所述至少一种低分子量芳香族(前体)化合物或所述至少一种低分子量(前体)化合物经历缩合反应——扩环或3环形成反应以获得至少一种缩合产物；和
(6)任选地，使所述至少一种缩合产物经历改性反应，优选地其中将一个或多个取代基引入所述至少一种前体化合物或缩合产物中，或经历脂肪族化合物转化成多环芳香族系统的反应；进而获得至少一种取代的低分子量芳香族化合物或包含其或(基本上)由其组成的组合物。


7.根据权利要求6所述的方法，其中步骤(1)包括以下子步骤：
(1.1)提供木质纤维素材料；
(1.2)使所述木质纤维素材料经历(a)硫酸盐法工艺或(b)亚硫酸盐法工艺；
(1.3)任选地将所述浆液从可由子步骤(1.2)中的所述制浆工艺获得的所述工艺料流中分离。


8.根据权利要求6或7所述的方法，其中步骤(3)包括：
(a)优选地在包含金属离子或准金属组分的非均相或均相催化剂的存在下对所述经改性的木质素衍生组分氧化裂解(裂解并氧化)；或
(b)优选地在包含金属离子或准金属组分的非均相或均相催化剂的存在下对所述经改性的木质素衍生组分还原裂解(裂解并还原)；或
(c)使所述经改性的木质素衍生组分在碱性或酸性溶液中经历电氧化；或
(d)任选地在包含金属离子或准金属组分的非均相或均相催化剂存在下对所述经改性的木质素衍生组分非氧化还原裂解。


9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中所述前体化合物(一种或多种)包含至少一个芳香环。


10.根据权利要求9所述的方法，其中所述芳香环(一个或多个)在至少一个，优选在至少两个位置被官能团取代，其中这些官能团中的至少一个优选是烷氧基或羟基。


11.根据权利要求9或10中任一项所述的方法，其中所述至少一种前体化合物
以式Ia为特征：



其中
R1-R5中的每一个独立地选自氢；羟基；羧基；氨基；直链或支链的，任选取代的C1-6烷基；直链或支链的，任选取代的C1-6烯基；直链或支链的，任选取代的C1-6醇；直链或支链的，任选取代的C1-6氨基烷基；直链或支链的，任选取代的C1-6羧基烷基；直链或支链的，任选取代的C1-6烷氧基或C1-6羧基烷氧基；直链或支链的，任选取代的C1-6醛；羧酸；任选取代的芳基；酯；氧代；或羰基，
其中R1、R3或R5中的至少一个是羟基或直链或支链的，任选取代的C1-6烷氧基或C1-6羧基烷氧基；并且其中
R6优选地选自氢；羟基；直链或支链的，任选取代的C1-6羧基；直链或支链的C1-6醛；和直链或支链的，任选取代的C1-6醇；
或以式Ib为特征：



其中
R1-R9中的每一个独立地选自氢；羟基；羧基；氨基；直链或支链的，任选取代的C1-6烷基；直链或支链的，任选取代的C1-6烯基；直链或支链的，任选取代的C1-6醇；直链或支链的，任选取代的C1-6氨基烷基；直链或支链的，任选取代的C1-6羧基烷基；直链或支链的，任选取代的C1-6烷氧基或C1-6羧基烷氧基；直链或支链的，任选取代的C1-6醛；羧酸；任选取代的芳基；酯；氧代或羰基；其中R5优选是羟基或直链或支链的，任选取代的C1-6烷氧基；并且R10选自氢；羟基；直链或支链的，任选取代的C1-6羧基；直链或支链的，任选取代的C1-6醛；和直链或支链的C1-6醇。


12.根据权利要求11所述的方法，其中所述至少一种前体化合物选自联苯、苯甲醇、苯甲醛和苯甲酸的酚衍生物，优选地对羟基苯甲醇、对羟基苯甲醛和对羟基苯甲酸的衍生物或其酯，或更优选地，香草醛、愈创木酚、丁子香酚、丁香酚、苯酚、丁香醛、香草酸和其酯、丁香酸和其酯、和/或上述中任一个的衍生物、和/或上述的组合。


13.根据权利要求6至12中任一项所述的方法，其中步骤(4)包括以下子步骤
(4.1)分离所述至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·吉格，J·哈特维，E·拉里奥诺夫，E·巴力，
申请(专利权)人：克姆布鲁项目公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE