Líquidos iónicos como electrolitos.
Un líquido iónico que comprende un catión según la Fórmula I:
en la que:
n es 2,
R1 está seleccionado del grupo que consiste en: H, alquilo C1 - C12 o arilo y
R2 está seleccionado del grupo que consiste en: H, alquilo C1 - C12 o arilo y
R3 está seleccionado del grupo que consiste en hidrógeno y alquilo C1-C12;
en el que alquilo significa un radical hidrocarburo ramificado o no ramificado, cíclico o acíclico, saturado oinsaturado que puede estar sustituido o no sustituido; y en la que R1 y R2 no están seleccionados simultáneamentede hidrógeno.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2008/065048.
Solicitante: INVISTA TECHNOLOGIES S.A.R.L..
Nacionalidad solicitante: Suiza.
Dirección: Zweigniederlassung St. Gallen, Kreuzackerstrasse 9 9000 St. Gallen SUIZA.
Inventor/es: WHISTON, KEITH, FORSYTH,STEWART, SEDDON,KENNETH R.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C07D211/14 QUIMICA; METALURGIA. › C07 QUIMICA ORGANICA. › C07D COMPUESTOS HETEROCICLICOS (Compuestos macromoleculares C08). › C07D 211/00 Compuestos heterocíclicos que contienen ciclos hidrogenados de piridina, no condensados con otros ciclos. › con radicales hidrocarbonados o hidrocarbonados sustituidos, unidos al átomo de nitrógeno del ciclo.
- C07D223/04 C07D […] › C07D 223/00 Compuestos heterocíclicos que contienen ciclos de siete miembros que tienen un átomo nitrógeno como único heteroátomo del ciclo. › con solamente átomos de hidrógeno, átomos de halógeno, radicales hidrocarbonados o hidrocarbonados sustituidos, unidos directamente a los átomos de carbono del ciclo.
- C25B3/00 C […] › C25 PROCESOS ELECTROLITICOS O ELECTROFORETICOS; SUS APARATOS. › C25B PROCESOS ELECTROLITICOS O ELECTROFORETICOS PARA LA PRODUCCION DE COMPUESTOS ORGANICOS O INORGANICOS, O DE NO METALES; SUS APARATOS (protección anódica o catódica C23F 13/00; crecimiento de monocristales C30B). › Producción electrolítica de compuestos orgánicos.
PDF original: ES-2433206_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Líquidos iónicos como electrolitos Campo de la invención La presente invención se refiere a compuestos heterocíclicos que son útiles como líquidos iónicos. La presente solicitud reivindica el beneficio de prioridad de la solicitud provisional Nº 60/941.406, presentada el 1 de junio de 2007.
Antecedentes Un líquido iónico es un líquido que contiene esencialmente solo iones, es decir, sales fundidas, aunque algunos líquidos iónicos están en un equilibrio dinámico en el que la mayor parte del líquido está constituido por especies iónicas más que por especies moleculares. Tal como se usa en el presente documento, la expresión "líquidos iónicos” se refiere a líquidos compuestos por iones. En una realización, la expresión “líquidos iónicos” se refiere a líquidos compuestos por iones que son líquidos a, o a menos de, aproximadamente 100 °C.
Los líquidos iónicos consisten generalmente en sales de cationes orgánicos. Los cationes orgánicos son generalmente voluminosos y asimétricos tales como iones N-metil-N-alquilpirrolidinio, N-alquilpiridinio, 1-alquil-3alquilimidazolio y tetraalquilamonio. Puede usarse unnúmero de aniones diferentes, desde haluros hasta aniones inorgánicos, tales como hexafluorofosfato y tetrafluoroborato y hasta aniones orgánicos grandes, tales como bis (trifluorometanosulfonil) imida, trifluoroacetato o tolueno-4-sulfonato. Por ejemplo, el documento US 7.157.588 B2 enseña composiciones basadas en pirrolidonas N-sustituidas que tienen un catión amonio colgante separado del anillo de pirrolidona por un espaciador alquilo de longitud variable. El documento WO 2006/136529 enseña alquilsulfatos de pirazolio y un procedimiento para su producción. El documento WO 2006/072785 se refiere a líquidos iónicos estables básicos y a usos de los mismos como disolventes.
El objeto de la presente invención es proporcionar composiciones líquidas iónicas novedosas.
Descripción de la invención Según la presente invención, se proporciona un líquido iónico que comprende un catión según la Fórmula I:-
Fórmula I en la que:
n es 2.
R1 está seleccionado del grupo que consiste en: H, alquilo C1 -C12 o arilo y
R2 está seleccionado del grupo que consiste en: H, alquilo C1 -C12 o arilo y
R3 está seleccionado del grupo que consiste en hidrógeno y alquilo C1-C12; en el que alquilo significa un radical
hidrocarburo ramificado o no ramificado, cíclico o acíclico, saturado o insaturado que puede estar sustituido o no sustituido; y en la que R1 y R2 no están seleccionados simultáneamente a partir de hidrógeno.
En una realización preferente, R3 es hidrógeno. Tal como se usa en el presente documento, el término “alquilo” significa un radical hidrocarbilo ramificado o no ramificado, cíclico o acíclico, saturado o insaturado (es decir, alquenilo o alquinilo) que puede estar sustituido o no sustituido. Cuando sea cíclico, el grupo alquilo es preferentemente C3 a C12, más preferentemente C5 a C10, más preferentemente C5, C6 o C7. Cuando sea acícliclo, el grupo alquilo es preferentemente C1 a C10, más preferentemente C1 a C6, más preferentemente metilo, etilo, propilo (n-propilo o isopropilo) , butilo (n-butilo, isobutilo o
terc-butilo) o pentilo (incluidos n-pentilo e iso-pentilo) , más preferentemente metilo. Se apreciará que el término "alquilo", tal como se usa en el presente documento, incluye alquilo (ramificado o no ramificado) , alquenilo (ramificado o no ramificado) , alquinilo (ramificado o no ramificado) , cicloalquilo, cicloalquenilo y cicloalquinilo.
Un grupo alquilo puede estar sustituido con uno o más sustituyentes, incluyendo los posibles sustituyentes alquilo; arilo; heteroarilo; arilalquilo (por ejemplo, bencilo sustituido y no sustituido, incluido alquilbencilo) ; átomos de halógeno y grupos que contienen halógeno tales como haloalquilo (por ejemplo trifluorometilo) o haloarilo (por ejemplo clorofenilo) ; alcoholes (por ejemplo hidroxilo, hidroxialquilo, hidroxiarilo, (aril) (hidroxi) alquilo) ; éteres (por ejemplo alcoxi, ariloxi, alcoxialquilo, ariloxialquilo, alcoxiarilo, ariloxiarilo) y carboxilo (por ejemplo, carboxaldehído, alquil-o aril-carbonilo, carboxi, carboxialquilo o carboxiarilo) , amida y nitrilo.
Sujetos a las restricciones de la fórmula I anterior, R1 y R2 pueden ser iguales o diferentes y en una realización son diferentes.
Tal como se usa en el presente documento, un "anillo heterocíclico" se refiere a un radical monocíclico, saturado o parcialmente insaturado, heterocíclico en el que el anillo contiene al menos 3 miembros, preferentemente 3-12 miembros, más preferentemente 5 o 6 miembros, de los que un miembro es un átomo de N y al menos dos de los otros miembros son átomos de C. Preferentemente el anillo heterocíclico no está sustituido. A modo de ejemplo no limitante, los grupos N-heterociclilo incluyen aziridinilo, azetidinilo, pirrolidinilo, piperidilo, azepanilo, azocanilo, azonanilo, azecanilo, azacicloundecanilo y azaciclododecanilo.
Tal como se usa en el presente documento, el término “arilo” significa un grupo carbocíclico aromático, tal como fenilo o naftilo (preferentemente fenilo) .
El grupo arilo puede estar sustituido con uno o más sustituyentes, incluyendo los posibles sustituyentes alquilo; arilo; heteroarilo; arilalquilo (por ejemplo, bencilo sustituido y no sustituido, incluido alquilbencilo) ; átomos de halógeno y grupos que contienen halógeno tales como haloalquilo (por ejemplo trifluorometilo) o haloarilo (por ejemplo clorofenilo) ; alcoholes (por ejemplo hidroxilo, hidroxialquilo, hidroxiarilo, (aril) (hidroxi) alquilo) ; éteres (por ejemplo alcoxi, ariloxi, alcoxialquilo, ariloxialquilo, alcoxiarilo, ariloxiarilo) y carboxilo (por ejemplo, carboxaldehído, alquil-o aril-carbonilo, carboxi, carboxialquilo o carboxiarilo) , amida y nitrilo. Preferentemente, el grupo arilo no está sustituido.
Tal como se usa en el presente documento, el término “heteroarilo” significa un grupo aromático que contiene uno o más heteroátomos, seleccionados preferentemente de entre N, O y S, tales como piridilo, pirrolilo, quinolinilo, furanilo, tienilo, oxadiazolilo, tiadiazolilo, tiazolilo, oxazolilo, isoxazolilo, pirazolilo, triazolilo, imidazolilo, pirimidinilo, indolilo, pirazinilo o indazolilo.
Tal como se usa en el presente documento, el término “halógeno" significa un radical flúor, cloro, bromo o yodo.
En una realización, ni R1 ni R2 están seleccionados de hidrógeno.
En una realización, tanto R1 como R2 son grupos alquilo C1-C12 opcionalmente sustituidos. Preferentemente, R1 es un grupo alquilo C1-C6 opcionalmente sustituido y R2 es un grupo alquilo C1-C6 opcionalmente sustituido. Preferentemente, los grupos alquilo R1 y R2 no están sustituidos. Preferentemente, R1 es un grupo butilo no sustituido. Preferentemente, R2 es un grupo metilo. Preferentemente, el catión del líquido iónico es de fórmula Ia, es decir 1-butil-1-metil-azepanio
Fórmula Ia En otra realización, uno de R1 y R2 es un grupo alquilo C1-C12 opcionalmente sustituido y el otro es un grupo arilo opcionalmente sustituido. Preferentemente, el grupo alquilo opcionalmente sustituido es un grupo alquilo C1-C6 opcionalmente sustituido. Preferentemente el grupo alquilo no está sustituido. Preferentemente el grupo arilo no está sustituido.
En otra realización, tanto R1 como R2 son grupos arilo opcionalmente sustituidos. Preferentemente los grupos arilo no están sustituidos.
En otra realización, el líquido iónico comprende uno o más cationes diferentes, representados todos por la Fórmula I.
En otra realización, el líquido iónico comprende uno o más cationes diferentes, representados todos por la Fórmula I, y uno o más cationes adicionales seleccionados del grupo que consiste en imidazolio, pirazolio, oxazolio, tiazolio, triazolio, piridinio, piridazinio, pirimidinio, fosfonio y pirazinio, en el que el catión adicional o cada uno de dichos cationes adicionales está sustituido con un grupo sustituyente seleccionado de entre alquilo C1-C12 o arilo tal como se han definido anteriormente, preferentemente alquilo C1-C12.
El líquido iónico según la formula I comprende un anión, X-, seleccionado preferentemente del grupo que consiste en: bis (trifluorometilsulfonil) imida; dicianamida; hexahalofosfatos (preferentemente hexafluorofosfato o hexaclorofosfato) ; tetrahaloboratos (preferentemente tetrafluoroborato o tetracloroborato) ; haluros; nitratos; sulfatos; fosfatos; carbonatos; sulfonatos; carboxilatos y silicatos.
Los sulfatos pueden seleccionarse del grupo que consiste en sulfato, hidrogenosulfato, alquil o arilsulfato,... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un líquido iónico que comprende un catión según la Fórmula I:
Fórmula I
en la que: n es 2, R1 está seleccionado del grupo que consiste en: H, alquilo C1 -C12 o arilo y R2 está seleccionado del grupo que consiste en: H, alquilo C1 -C12 o arilo y R3 está seleccionado del grupo que consiste en hidrógeno y alquilo C1-C12;
en el que alquilo significa un radical hidrocarburo ramificado o no ramificado, cíclico o acíclico, saturado o insaturado que puede estar sustituido o no sustituido; y en la que R1 y R2 no están seleccionados simultáneamente de hidrógeno.
2. El líquido iónico según la reivindicación 1, en el que R3 es hidrógeno.
3. El líquido iónico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que R1 es un grupo metilo.
4. El líquido iónico según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que R2 es un grupo butilo.
5. El líquido iónico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un anión X-seleccionado del grupo que consiste en: bis (trifluorometilsulfonil) imida; dicianamida; hexahalofosfatos; tetrahaloborates; haluros; nitratos; sulfatos; fosfatos; carbonatos; sulfonatos; carboxilatos y silicatos.
6. El líquido iónico según la reivindicación 5, en el que los sulfonatos y carboxilatos son alquilsulfonatos y 20 alquilcarboxilatos respectivamente.
7. El líquido iónico según la reivindicación 5, en el que X-es bis (trifluorometanosulfonil) imida o dicianamida.
8. El líquido iónico según la reivindicación 5 o 7 que es bis (trifluorometanosulfonil) imida de 1-butil-1-metil-azepanio o dicianamida de 1-butil-1-metil-azepanio.
9. El uso de un líquido iónico según una cualquiera de las reivindicaciones 1-8 en un procedimiento químico.
10. Un procedimiento de preparación de un líquido iónico según las reivindicaciones 1-8, comprendiendo dicho procedimiento al menos una N-sustitución del compuesto de fórmula II:
Fórmula II
en la que: 30 n es 2.
R3 está seleccionado del grupo que consiste en hidrógeno y alquilo C1-C12.
11. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que se llevan a cabo dos etapas de N-sustitución.
12. El procedimiento según la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en el que el agente de N-sustitución está
seleccionado del grupo que consiste en haluros de alquilo, sulfonatos de alquilo, sulfonatos de arilo, sulfatos de 5 alquilo y sulfatos de arilo.
13. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10-12, en el que el procedimiento comprende una única etapa de N-sustitución y en el que el componente anión de la etapa de N-sustitución es el anión del líquido iónico, X-.
14. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10-12, en el que el procedimiento comprende dos
etapas de N-sustitución y en el que el componente anión de la segunda etapa de N-sustitución es el anión del líquido iónico, X-.
15. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10-12 que adicionalmente comprende un intercambio iónico del producto sal N-sustituida con un agente de intercambio iónico.
16. El procedimiento según la reivindicación 15, en el que X-es como se define en una cualquiera de las 15 reivindicaciones 5, 6 o 7.
17. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 16, en el que la solución de intercambio iónico es una sal metálica del anión X-.
18. El procedimiento de la reivindicación 17, en el que el metal es un metal alcalino o un metal alcalinotérreo.
19. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 18 en el que el compuesto de fórmula II es 20 azepano.
20. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que el compuesto de fórmula II es un subproducto de la fabricación de 1, 6-hexanodiamina.
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