官能化的N-取代的吡咯烷酮*离子液体制造技术

本发明专利技术涉及可用作离子液体的化合物，所述化合物基于N-取代的吡咯烷酮并掺入通过可变长度的连接子与吡咯烷酮环间隔的侧铵阳离子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
该专利技术涉及用作离子液体的N-取代的吡咯烷酮鐵化合物。
技术介绍
离子液体为由离子组成的液体，所述离子液体在等于或低于约100°C下为流体。离子液体表现出可忽略的蒸汽压，随着限制使用传统工业溶剂的法规实施越来越严格，由于环境考虑，如挥发性的排放物以及含水层和饮用水的污染，许多研究已致力于设计能用作替代常规溶剂的离子液体。离子液体通常由有机阳离子的盐组成，如N-烷基吡啶输、1,3- 二烷基咪唑鐵、四烷基铵、四烷基镇或三烷基锍阳离子。美国专利7，157，588描述了例如基于N-取代的吡咯烷酮的离子液体，其具有侧铵阳离子，通过可调节长度的连接子与吡咯烷酮环间隔。然而，仍需要其它离子液体，其可设计用于选定的应用，尤其是至少部分由可再生资源制备的那些。
技术实现思路
该专利技术提供由下式I的结构表示的化合物式I其中(a) Z为-(CH2)n-,其中n为2至12的整数；(b) R2和R3各自独立地为H或C1至C6直链或支链的烷基； (c) R4 为- q- (CH2) r-Y-R6，其中 X 和 Y 各自独立地为 0 或 NR6，r 和 p 各自独立地为I至4的整数，q为0至8的整数，并且R6为H或C1至C6直链或支链的烷基；以及(d)A_为选自下列的阴离子乙酰丙酸根、\ \ ' \ \ \ ' \ \\ \ ' '' ' 'Cr、Br'I'和 F'专利技术详沭本专利技术涉及部分由N-取代的吡咯烷酮衍生的化合物。这些化合物包括阴离子和阳离子，其中有侧铵阳离子通过可调节长度的连接子与吡咯烷酮环间隔。如本文所示的式I的该连接子用Z表示。这些化合物可用作离子液体，并可例如用作溶剂、用作各种类型反应的催化剂(如烷化反应)，并用作对于各种气体(如CO2)的吸收剂。这些化合物还具有一种优点，即阳离子部分以及若干相关的阴离子可易于由乙酰丙酸或乙酰丙酸衍生物制备，所述乙酰丙酸则可由廉价的可再生的生物质原料的水解获得。在本文的组合物的描述中，对于多次用于说明书中某些术语提供了下列定义结构“烷基”为一价的(即具有一个化学价)的基团，具有通式CnH2n+1。“生物质”是指任何纤维质或木质纤维质材料，并包括包含纤维素的材料，以及任选地还包含半纤维素、木质素、淀粉、寡糖和/或单糖的材料。生物质还可包括附加组分，如蛋白质和/或类脂。适用于本文的生物质可衍生自单一来源，或可为衍生自一种以上来源的混合物。此类来源无限制地包括生物能作物、农业残余物、市政固体垃圾、工业固体垃圾、来自造纸业的淤渣、庭院垃圾、木材和林业垃圾。生物质的实例无限制地包括玉米粒、玉米芯、作物残余如玉米壳、玉米秸杆、草、小麦、小麦秸杆、干草、稻杆、柳枝稷、废纸、蔗渣、高粱、大豆、从谷物的研磨物的残余、树、枝、根、叶、木屑、锯末、灌木和灌丛、蔬菜、水果、花和动物粪肥。“催化剂”为可影响反应速率而不是反应平衡并且化学上无变化地存在于所述反 应中的物质。“转化率”是指在反应中转化成产物的特定反应物的重量％。“烃基”为仅包含碳和氢的单价基团。“离子液体”为在等于或低于约100°C下为流体的有机盐。“乙酰丙酸根”离子为由下式的结构表示的阴离子 I“金属催化剂”为包括至少一种金属、至少一种Raney 金属、它们的化合物或它们的组合的催化剂。负载型金属催化剂为其中催化剂为金属的负载型催化剂。“金属促进剂”为金属化合物，其被添加到催化剂中以增强在反应中它们的物理或化学功能。也可加入金属促进剂，以延缓不期望的副反应和/或影响反应速率。“促进剂”为元素周期表的元素，其被添加到催化剂中以增加在反应中它们的物理或化学功能。也可加入促进剂，以延缓不期望的副反应和/或影响反应速率。“卩比咯烧酮(Pyrrolidinone) ”与术语“卩比咯烧酮(pyrrolidone) ”同义；术语“批咯烷-2-酮”与术语“2-吡咯烷酮”同义。“选择率”是指在反应产物的总重量(包括未反应的反应物的重量)中特定的反应产物的重量％。本专利技术提供由下式I的结构表示的化合物式I其中(a)Z为-(CH2)n-,其中n为2至12的整数；(b)R2和R3各自独立地为H或C1至C6直链或支链的烷基；(C) R4为- p-x] q- (CH2) r-Y-R6,其中X和Y各自独立地为0或NR6，r和p各自独立地为I至4的整数，q为0至8的整数，并且R6为H或仏至C6直链或支链的烷基；以及(d)A_为选自下列的阴离子乙酰丙酸根、'' ' ' ' ' ' '\ \ ' '' ' 'Cr、Br'I'和 F'在不同的实施方案中，Z中的n可以为2至6的整数，并且很多情况下为2。在其它实施方案中，R2和R3可各自独立地为H、-CH3> -CH2CH3或-CH2CH2CH3,并且很多情况下，R2为-CH3并且R3S-CH2CH2CH3。在-其它实施方案中，r和p为2至4，更典型为2。在另一个实施方案中，q为0至4，更典型为O。在其它实施方案中，X和Y均为0，或X和Y均为NR6，更典型地Y为O。在其它实施方案中，R6为H，R2和R3为-CH3, R4为-(CH2) 2_0_ (C2H5)、- (CH2)2-0-(CH3)或-(CH2)2-OH,并且 A—为乙酰丙酸根、'本文的化合物可由吡咯烷-2-酮合成，如下式2的结构所示，其中Z、R2和R3如上文所限定。 式2N-烃基吡咯烷-2-酮的合成所述吡咯烷-2-酮可通过使乙酰丙酸或其酯与式R2R3N-Z-NH2的二胺在氢气和依照反应(I)的催化剂的存在下接触来合成其中Z、R2和R3如上文所限定，并且R5为H、-CH3> -CH2CH3或C3至C8直链或支链的烷基。在另一个实施方案中，所述吡咯烷-2-酮可通过使乙酰丙酸盐如乙酰丙酸铵与式R2R3N-Z-NH2的二胺在氢气和催化剂的存在下接触来合成。在不同的实施方案中，在适用于本文的二胺中，Z可为-(CH2)n-，其中n为2至12的整数，并且R2和R3可各自独立地为H、-CH3、-CH2CH3或C3至C6直链或支链的烷基。在反应(I)中形成的吡咯烷-2-酮可依照如美国专利公开6，818，593或6，900，337中提出或修改的方法和条件来合成，所述文献全文以引用方式并入作为本文的一部分以用于各种目的。对于依照反应(I)合成吡咯烷-2-酮而言，二胺与乙酰丙酸或其盐或其酯的摩尔比在反应的开始可为约0. 01/1至约100/1，或约0. 3/1至约5/1。该还原胺化反应的温度范围可为约25°C至约300°C，或约75°C至约200°C。所述压力可在约0. 3MPa至约20. OMPa,或约I. 3MPa至约7. 6MPa的范围内。所述反应可在非反应性溶剂介质如水或醇，醚或吡咯烷酮中进行。作为另外一种选择，过量的二胺还可担当反应介质。适用于反应⑴的催化剂的主要成分可选自下列的金属钮、钌、铼、错、铱、钼、镍、钴、铜、铁、锇；它们的化合物；以及它们的组合。化学促进剂可增加所述催化剂活性。在催化剂组分的化学处理中的任何步骤期间，所述促进剂可被掺入到催化剂中。对于该方法适宜的促进剂包括选自锡、锌、铜、金、银、以及它们的组合的金属。优选的金属促进剂为锡。其它可用的促进剂为选自元素周期表第I主族和第2主族的元素。所述催化剂可为负载型的或非负载型的。负载型催化剂是其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·富，M·A·哈默，K·W·哈钦森，C·P·永克，B·R·梅莱恩，A·明特，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：