EP2977435A1 - Cyclic carbonate derivatives as anti-soot additives for fuel - Google Patents
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- EP2977435A1 EP2977435A1 EP14178406.6A EP14178406A EP2977435A1 EP 2977435 A1 EP2977435 A1 EP 2977435A1 EP 14178406 A EP14178406 A EP 14178406A EP 2977435 A1 EP2977435 A1 EP 2977435A1
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- BNPYREFCIKJYQC-UHFFFAOYSA-N CC(CO1)(C(CCC2O3)CC2OC3=O)OC1=O Chemical compound CC(CO1)(C(CCC2O3)CC2OC3=O)OC1=O BNPYREFCIKJYQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N O=C1OCCO1 Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
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- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
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- C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
- C10L1/19—Esters ester radical containing compounds; ester ethers; carbonic acid esters
-
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- C10L2200/04—Organic compounds
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-
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- C10L2270/00—Specifically adapted fuels
- C10L2270/02—Specifically adapted fuels for internal combustion engines
- C10L2270/023—Specifically adapted fuels for internal combustion engines for gasoline engines
Definitions
- the subject of the present invention is the use of novel polyoxygenated compounds, more specifically cyclic carbonates derivatives, as anti-soot additives for a fuel, in particular for an aviation fuel.
- soot formation is related to a local oxygen deficiency during fuel combustion.
- the mechanisms leading to the formation of these soot particles are still poorly known. They involve complex reactions of nucleation, particle surface growth and coagulation. More specifically, macromolecules formed by pyrolysis or oxidation of hydrocarbons condense to give carbon cores less than 2 nm in diameter. On this core are then adsorbed particles from the gas phase, such as polycylic aromatic compounds or dioxins. Finally, the agglomeration of these primary carbon cores forms a set of particles of size between 10 and 300 nm at the exhaust outlet.
- soot particles are one of the causes of the degradation of air quality, and that they contribute to the phenomenon of global warming. It has also been suggested that soot particles are harmful to health, and more particularly that they are carcinogenic to humans.
- DMC dimethyl carbonate
- DEC diethyl carbonate
- Guo et al. propose the addition, in diesel fuels, of di (2-ethoxyethyl) carbonate ([3], [4]) or methyl 2-ethoxyethyl carbonate [5], to reduce the formation of smoke particles.
- soot emission problem is also encountered in the field of fuels used in aeronautics, mainly during take-off of aircraft (maximum thrust).
- WO 2010/061223 proposes the use of an organic compound, in particular propylene carbonate, to improve the solubilization of a solid ferric compound in a fuel composition.
- these additives do not lower the calorific value of the fuels.
- the purpose of the present invention is precisely to provide new polyoxygenated compounds as additives with anti-soot properties for a fuel, and advantageously for an aviation fuel, in particular a "jet fuel”.
- anti-soot additive is understood to mean a compound which, used in a fuel, for example an aviation fuel, makes it possible to reduce the formation of soot during the combustion of the fuel.
- the anti-soot effectiveness of these polyoxygenated compounds is due to their ability to easily trap the first radical species resulting from the thermal degradation of fuels, which are involved in the formation of soot. More specifically, the polyoxygenated compounds according to the invention are able to rapidly create thermodynamically stable radicals, mainly by stabilizing the radicals in the alpha position of the oxygen atoms.
- cyclic carbonate derivatives according to the invention can be added to automotive fuels, for example gasoline, diesel or diesel fuel, or to aviation fuels.
- Cyclic carbonates derivatives are particularly effective anti-soot additives for aviation fuels for turbine engines used in aeronautics, as detailed more precisely in the following text.
- the invention also relates, in another of its aspects, to a fuel composition, in particular aviation fuel, comprising at least one compound of formula (I) according to the invention.
- a 5-membered heterocycloalkyl group substituted with an oxo group may especially be 1,3-dioxolan-2-one (better known as ethylene carbonate).
- R 4 is chosen from a hydroxyl group, an oxo group and a 4- to 6-membered cyclic carbonate group, in particular ethylene carbonate (1,3-dioxolan-2-one), cyclic carbonate being optionally substituted with one or more C 1-6 -alkyl groups, in particular C 1-4 -alkyl.
- a subgroup of compounds consists of compounds for which represents a single link.
- At least one of R 1 and R 2 advantageously has a conjugated double bond with the double bond of the 1,3-dioxol-2-one ring (conjugated system ⁇ - ⁇ - ⁇ ).
- R 1 and R 2 may represent a C 2-4 -alkenyl group, in particular an ethylene group.
- the cyclic carbonate derivatives used according to the invention have the aforementioned formula (I) in which at least one of R 1 and R 2 comprises a linear, preferably saturated, chain of at least 6 carbon atoms, in particular at least 8 carbon atoms, more particularly at least 10 carbon atoms and preferably 10 to 15 carbon atoms, said sequence being interrupted by one or more oxygen atoms.
- such compounds give the fuel in which they are used, in addition to good anti-soot properties, hot lubrication properties.
- At least one of R 1 and R 2 comprises at least one polyether unit.
- At least one of R 1 and R 2 may, for example, comprise at least one polyethylene glycol unit (X represents a - (CH 2 ) 2 - group) and / or a polypropylene glycol unit (X represents a group - (CH 2 -CH (CH 3 )) -).
- a subgroup of compounds is composed of compounds for which R 1 and R 2 are identical.
- R 1 and R 2 both represent a hydrogen atom or a C 1-4 alkyl group, in particular a methyl group.
- ethylene carbonate 1,3-dioxolan-2-one
- vinylene carbonate named IUPAC: 1,3-dioxol-2-one
- 4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one mention may be made of ethylene carbonate (IUPAC name: 1,3-dioxolan-2-one
- ethylene carbonate IUPAC name: 1,3-dioxolan-2-one
- vinylene carbonate named IUPAC: 1,3-dioxol-2-one
- 4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one 4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one.
- R 1 and R 2 can be defined, independently of one another, according to any one of the above definitions.
- one of R 1 and R 2 represents a hydrogen atom
- the other of R 1 and R 2 represents a group, different from a hydrogen atom, from the groups previously defined.
- R 3 in formula (Ia) above represents a hydrogen atom.
- R 3 in the formula (Ia) above represents a C 1-4 -alkyl group, in particular a methyl group, optionally substituted by a cyclic carbonate of 4 to 6 members, in particular the carbonate of 'ethylene.
- R 3 in formula (Ia) above represents a -C (O) -OR 7 group , with R 7 representing a C 1-4 alkyl group, in particular methyl or ethyl.
- R 3 in the above formula (Ia) represents a C 3 -C 12 -alkyl, in particular C 4-7 -alkyl, linear group, interrupted by one or more oxygen atoms, said alkyl group being optionally substituted by one or more groups selected from a group -OC (O) OR 8 , with R 8 representing a C 1-4 alkyl group, in particular methyl, and a cyclic carbonate group of 4 to 6 members, in particular ethylene carbonate.
- R 3 in formula (Ia) above incorporates at least one polyether unit.
- R 3 may for example comprise at least one polyethylene glycol unit (X represents a - (CH 2 ) 2 - group) and / or a polypropylene glycol unit (X represents a group - (CH 2 -CH (CH 3 )) -) .
- Y in the formula (Ia-i) above represents a C 1-4 -alkyl group, in particular methyl or ethyl.
- Y in formula (Ia-i) above represents a methyl bearing a cyclic carbonate group of 4 to 6 members, in particular ethylene carbonate.
- Another subgroup of compounds is more particularly composed of compounds of formula (Ia-ii) below: in which B represents a covalent bond or a C 1-10 alkylene group, in particular C 1-7 -alkylene, linear or branched, optionally interrupted by one or more oxygen atoms, one or more -OC (O) groups - O- and / or one or more -C (O) O- groups.
- B represents a covalent bond or a C 1-10 alkylene group, in particular C 1-7 -alkylene, linear or branched, optionally interrupted by one or more oxygen atoms, one or more -OC (O) groups - O- and / or one or more -C (O) O- groups.
- B represents a covalent bond
- B represents a C 3-8 -alkylene, in particular C 3-7 -alkylene, linear group, interrupted by one or more oxygen atoms and optionally substituted by one or more -OC groups ( O) OR 8 with R 8 representing a C 1-4 alkyl group, in particular methyl.
- B represents a polyether unit is of type ( ⁇ X-O-) ⁇ n with X and n being as defined above.
- R 7 in formula (Ib) above represents an ethylene carbonate group, optionally substituted with one or more methyl groups.
- cyclic carbonate derivatives may be commercially available or prepared according to synthetic methods described in the literature and known to those skilled in the art.
- the compounds of formula (I) according to the invention may be used as anti-soot additives in a fuel formulation, in particular a diesel fuel, diesel or gasoline for the automobile, or an aviation fuel.
- the invention thus relates to a fuel composition
- a fuel composition comprising at least one compound of formula (I) as defined above.
- the present invention further relates, according to another of its aspects, to a receptacle, in particular a fuel tank of an overhead or land vehicle, containing a fuel supplemented with at least one compound of formula (I) as defined above. .
- the invention also relates to an aircraft or land vehicle, in particular an aircraft, comprising a fuel tank supplemented with at least one compound of formula (I) as defined above.
- a compound of formula (I) according to the invention may be added to a fuel formulation, alone or in combination with one or more other compounds of formula (I).
- the said compound (s) of general formula (I) according to the invention are more particularly introduced into a fuel formulation in a content such that they are soluble in the fuel formulation.
- the said compounds of formula (I) can be used in a conventional formulation of fuel, in particular an aviation fuel, in a proportion of 1 to 40%, in particular from 1 to 20% , relative to the total volume of the fuel composition.
- the fuel composition is an aviation fuel composition.
- Aviation fuel means a fuel intended for use in an aircraft, in particular an airplane, and meeting the international specifications established for aviation fuels as set forth below.
- the aviation fuel composition according to the invention may be a fuel intended for the operation of turbine engine engines (turbojet, turboprop engine), commonly known as “jet fuel” or “jet fuel” in English and, as such, can more particularly meet the standards required for jet fuels, for example those of Jet A-1 jet fuel.
- said one or more compounds of formula (I) may be added to a conventional fuel, for example an aviation fuel.
- a conventional fuel can be supplemented with one or more compounds of formula (I) according to the invention by adding, for example, the compound (s) of formula (I) directly within the tank previously filled with fuel.
- JP-4 MIL-T-5624
- JP-5 JP-7
- JP -8 MIL-T-83133
- ASTM-D Jet A and Jet A-1
- Aviation fuels are based on kerosene, alone or mixed with gasoline (eg 50% kerosene-50% gasoline for JP-4, 99.5% kerosene for JP-5 and JP-8, 100% kerosene for Jet A-1) and include additives adjusted for specific uses of the fuel, such as, for example, antioxidants, corrosion inhibitors, metal catalysis inhibitors, icing inhibitors, in limited quantities.
- gasoline eg 50% kerosene-50% gasoline for JP-4, 99.5% kerosene for JP-5 and JP-8, 100% kerosene for Jet A-1
- additives adjusted for specific uses of the fuel such as, for example, antioxidants, corrosion inhibitors, metal catalysis inhibitors, icing inhibitors, in limited quantities.
- jet fuels are produced from a fraction of kerosene derived directly from the atmospheric distillation of crude oil and whose distillation points are between 140 and 300 ° C, and from carbon chains of 9 to 16 carbon atoms. .
- Aviation fuels have the particularity of having to meet the same levels of specifications worldwide, resulting directly from the particular conditions, in particular extreme temperature variations, in which they are used.
- the properties and specifications of these aviation fuels are more particularly detailed in the document: "Kerosene / Jet Fuel Category Assessment Document", submitted to the US EPA by the American Petroleum Institute, September 21, 2010 .
- Particularly advantageous aviation fuels are, for example, those conforming to the AFQRJOS specification ( "Fuel Fuel Quality Requirements for Jointly Operated Systems") Issue 18 for November 1999 Jet A-1 (this specification incorporates the most stringent criteria of ASTM Specification D 1655 and the British Specification DEF STAN 91-91).
- Jet A1 jet fuel In civil aviation, the most common fuel is Jet A1 jet fuel. This must have a defrost point below -47 ° C (typical value of -50 ° C). Jet-A with a defrost point of -40 ° C is of inferior quality to Jet A-1 and mainly used in the United States; Jet B with a defrost point below -50 ° C, the trade name for JP-4, is only used in very cold climates.
- Jet A-1 must imperatively have a sulfur content of less than 0.30% by weight, and an aromatic content of less than 22% by volume.
- the one or more compounds of formula (I) are added to the conventional fuel, for example a Jet A-1 fuel, in an amount such that they do not affect the specifications to which this fuel must meet.
- an aviation fuel composition according to the invention has a freezing point below -40 ° C, in particular between -60 and -40 ° C, preferably below -47 ° C. ° C, and can thus be adapted to its potential use in cold conditions, for example in the context of use in civil aviation or military.
- an aviation fuel composition according to the invention has a good calorific value, in particular greater than 40 MJ / kg, in particular greater than 42.5 MJ / kg.
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Abstract
La présente invention concerne l'utilisation d'un composé de formule (I) : dans laquelle: représente une liaison simple ou double ; - R 1 et R 2 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe choisi parmi un atome d'hydrogène ou un groupe C 1-20 -alkyle ou C 2-20 -alcényle, linéaire ou ramifié, éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, et pouvant être substitué par un ou plusieurs groupes R 4 ; ou bien, R 1 et R 2 forment ensemble, avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés un groupe C 5-8 -cycloalkyle éventuellement substitué, à titre d'additif anti-suies pour un carburant, en particulier pour un carburant d'aviation pour moteurs à turbine. L'invention concerne également une composition de carburant, en particulier une composition de carburant d'aviation, comprenant au moins un composé de formule (I).The present invention relates to the use of a compound of formula (I): in which: represents a single or double bond; - R 1 and R 2 represent, independently of one another, a group selected from a hydrogen atom or a linear or branched C 1-20 -alkyl or C 2-20 -alkenyl group, optionally interrupted by one or more oxygen atoms, and which may be substituted with one or more R 4 groups; or else R 1 and R 2 together with the carbon atoms to which they are bonded form an optionally substituted C 5-8 -cycloalkyl group as an anti-soot additive for a fuel, in particular for a fuel of aviation for turbine engines. The invention also relates to a fuel composition, in particular an aviation fuel composition, comprising at least one compound of formula (I).
Description
La présente invention a pour objet l'utilisation de nouveaux composés polyoxygénés, plus précisément de dérivés de type carbonates cycliques, à titre d'additifs anti-suies pour un carburant, en particulier pour un carburant d'aviation.The subject of the present invention is the use of novel polyoxygenated compounds, more specifically cyclic carbonates derivatives, as anti-soot additives for a fuel, in particular for an aviation fuel.
L'amélioration de la qualité de l'air est aujourd'hui une préoccupation majeure de tous les pays industrialisés. Parmi les polluants référencés, l'émission, lors de la combustion de carburant, par exemple un carburant diesel, de particules carbonées, plus communément appelées « suies », demeure un problème majeur pour l'environnement et la santé.Improving air quality is now a major concern for all industrialized countries. Among the referenced pollutants, the emission, during the combustion of fuel, for example a diesel fuel, of carbonaceous particles, more commonly known as "soot", remains a major problem for the environment and health.
D'une manière générale, la formation des suies est liée à un déficit local en oxygène au cours de la combustion du carburant. Les mécanismes conduisant à la formation de ces particules de suies sont encore mal connus. Ils font intervenir des réactions complexes de nucléation, croissance de surface des particules et coagulation. Plus précisément, les macromolécules formées par pyrolyse ou oxydation des hydrocarbures se condensent pour donner des noyaux de carbone de diamètre inférieur à 2 nm. Sur ce noyau, sont alors adsorbées des particules issues de la phase gazeuse, tels que des composés aromatiques polycyliques ou des dioxines. Enfin, l'agglomération de ces noyaux carbonés primaires forme un ensemble de particules de taille comprise entre 10 et 300 nm en sortie d'échappement.In general, soot formation is related to a local oxygen deficiency during fuel combustion. The mechanisms leading to the formation of these soot particles are still poorly known. They involve complex reactions of nucleation, particle surface growth and coagulation. More specifically, macromolecules formed by pyrolysis or oxidation of hydrocarbons condense to give carbon cores less than 2 nm in diameter. On this core are then adsorbed particles from the gas phase, such as polycylic aromatic compounds or dioxins. Finally, the agglomeration of these primary carbon cores forms a set of particles of size between 10 and 300 nm at the exhaust outlet.
Des études ont montré que les particules de suies sont l'une des causes de la dégradation de la qualité de l'air, et qu'elles participent au phénomène de réchauffement climatique. Il a également été avancé que les particules de suies sont néfastes pour la santé, et plus particulièrement qu'elles seraient cancérogènes pour l'homme.Studies have shown that soot particles are one of the causes of the degradation of air quality, and that they contribute to the phenomenon of global warming. It has also been suggested that soot particles are harmful to health, and more particularly that they are carcinogenic to humans.
Pour ces raisons de santé et d'environnement, la limitation des émissions de suies demeure un enjeu important.For these health and environmental reasons, the limitation of soot emissions remains an important issue.
Actuellement, dans le domaine des véhicules à moteurs Diesel, le recours à des filtres à particules permet de réduire les émissions de particules de suies en sortie du pot d'échappement et d'atteindre les normes réglementaires et de santé en vigueur. Différentes technologies de filtres, dits à régénération, ont ainsi été développées pour collecter les particules de suies, et éliminer les suies ainsi piégées afin de régénérer la perte de charge des filtres.Currently, in the field of diesel vehicles, the use of particulate filters reduces the emissions of soot particles at the outlet of the muffler and to meet regulatory and health standards. Different so-called regenerative filter technologies have been developed to collect soot particles, and remove the soot so trapped to regenerate the pressure drop of the filters.
Pour des raisons évidentes, il est préférable de développer des moyens permettant, non pas de collecter et d'éliminer les suies, mais de réduire, voire d'empêcher leur formation.For obvious reasons, it is preferable to develop ways of not collecting and removing soot, but reducing or even preventing their formation.
A cet effet, de nombreux travaux de recherche ont été menés dans le domaine des carburants automobiles, en particulier pour moteurs Diesel, visant à réduire la formation des suies via l'ajout d'additifs polyoxygénés.To this end, a great deal of research has been conducted in the field of motor fuels, in particular for diesel engines, aimed at reducing the formation of soot by adding polyoxygenated additives.
Par exemple, diverses études ([1], [2]) analysent l'influence de la mise en oeuvre dans des carburants automobiles diesel, du diméthyle carbonate (DMC) ou diéthyle carbonate (DEC) sur la libération des fumées, du monoxyde de carbone ou encore des oxydes d'azote.For example, various studies ([1], [2]) analyze the influence of the implementation in diesel motor fuels, dimethyl carbonate (DMC) or diethyl carbonate (DEC) on the release of fumes, carbon monoxide carbon or nitrogen oxides.
Egalement, Guo et al. proposent l'ajout, dans des carburants diesel, du di(2-éthoxyéthyl)carbonate ([3], [4]) ou du méthyl 2-éthoxyéthyl carbonate [5], pour réduire la formation des particules de fumée.Also, Guo et al. propose the addition, in diesel fuels, of di (2-ethoxyethyl) carbonate ([3], [4]) or methyl 2-ethoxyethyl carbonate [5], to reduce the formation of smoke particles.
On peut encore citer le document
Enfin, il a été proposé, notamment pour réduire la formation de suies et de fumées émises par les moteurs Diesel, divers composés de type (poly)éthers, tels que des composés alkyl éther d'alkylène glycol (
Le problème d'émission des suies se rencontre également dans le domaine des carburants utilisés dans l'aéronautique, principalement lors du décollage des avions (poussée maximale).The soot emission problem is also encountered in the field of fuels used in aeronautics, mainly during take-off of aircraft (maximum thrust).
La mise en oeuvre dans des carburants d'aviation de composés polyoxygénés de type carbonates linéaires a déjà été décrite. Par exemple, le diméthyl carbonate et le diéthyl carbonate ont été proposés à des fins d'ajuster la volatilité et le point d'inflammabilité d'un carburant d'aviation [6]. On peut encore citer le document
Enfin, le document
Toutefois, à la connaissance des inventeurs, il n'a jamais été proposé de mettre en oeuvre un dérivé de type carbonate cyclique à titre d'additif anti-suies dans un carburant.However, to the inventors' knowledge, it has never been proposed to use a cyclic carbonate derivative as an anti-soot additive in a fuel.
Pour satisfaire aux normes de plus en plus strictes en matière d'émission des suies, il demeure un besoin de pouvoir disposer de nouveaux additifs, pour des carburants automobiles et d'aviation, permettant de réduire la formation des suies.To meet the increasingly stringent standards for soot emissions, there remains a need for new additives for automotive and aviation fuels to reduce soot formation.
De tels additifs doivent répondre à plusieurs exigences.Such additives must meet several requirements.
Tout d'abord, ils doivent bien entendu être compatibles avec une mise en oeuvre dans la formulation de carburant visée, essence, gazole ou carburant d'aviation. En particulier, ils doivent être solubles dans le carburant souhaité.First, they must of course be compatible with an implementation in the formulation of targeted fuel, gasoline, diesel or aviation fuel. In particular, they must be soluble in the desired fuel.
Egalement, il est impératif que ces additifs n'induisent pas une élévation du point de fusion de la formulation de carburant dans laquelle ils sont mis en oeuvre, ce qui, pour des raisons évidentes, pourrait avoir des conséquences dramatiques. Dans le domaine de l'aéronautique par exemple, les carburants doivent conserver un point de fusion très bas pour supporter des conditions de température extrêmes aux altitudes élevées.Also, it is imperative that these additives do not induce an increase in the melting point of the fuel formulation in which they are used, which, for obvious reasons, could have dramatic consequences. In aeronautics, for example, fuels must maintain a very low melting point to withstand extreme temperature conditions at high altitudes.
En outre, il est préférable que ces additifs n'abaissent pas le pouvoir calorifique des carburants.In addition, it is preferable that these additives do not lower the calorific value of the fuels.
Enfin, il importe que ces additifs, lors de la combustion du carburant, n'entraînent pas la formation de dérivés toxiques ou polluants annexes et, dans le cas des carburants d'aviation pour moteurs à turbine, n'induisent pas la formation de couches polymériques ou métalliques à la surface de la turbine.Finally, it is important that these additives, during fuel combustion, do not cause the formation of toxic derivatives or related pollutants and, in the case of aviation fuels for turbine engines, do not induce the formation of layers polymeric or metallic on the surface of the turbine.
La présente invention a précisément pour but de fournir de nouveaux composés polyoxygénés comme additifs à propriétés anti-suies pour un carburant, et avantageusement pour un carburant d'aviation, en particulier un « jet-fuel ».The purpose of the present invention is precisely to provide new polyoxygenated compounds as additives with anti-soot properties for a fuel, and advantageously for an aviation fuel, in particular a "jet fuel".
L'invention a ainsi pour objet, selon un premier de ses aspects, l'utilisation d'un composé de formule (I) :
- représente une liaison simple ou double ;
- R1 et R2 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe choisi parmi :
- ∘ un atome d'hydrogène ;
- ∘ un groupe C1-20-alkyle ou C2-20-alcényle, en particulier C1-12-alkyle ou C2-12-alcényle, linéaire ou ramifié, lesdits groupes pouvant être interrompus par un ou plusieurs atomes d'oxygène, et pouvant être éventuellement substitués par un ou plusieurs groupes R4 ;
- R1 et R2 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe choisi parmi :
- ou bien, R1 et R2 forment ensemble, avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés un groupe C5-8-cycloalkyle, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes, identiques ou différents l'un de l'autre, choisis parmi un groupe C1-6-alkyle et un groupe R4 tel que défini précédemment ;
- represents a single or double bond;
- R 1 and R 2 represent, independently of one another, a group chosen from:
- ∘ a hydrogen atom;
- A linear or branched C 1-20 -alkyl or C 2-20 -alkenyl, in particular C 1-12 -alkyl or C 2-12 -alkenyl group, said groups possibly being interrupted by one or more oxygen atoms; and may be optionally substituted with one or more R 4 groups;
- R 1 and R 2 represent, independently of one another, a group chosen from:
- or else R 1 and R 2 together with the carbon atoms to which they are bonded form a C 5-8 -cycloalkyl group, optionally substituted by one or more groups, which are identical or different from one another, chosen from a C 1-6 alkyl group and a R 4 group as defined above;
Par « additif anti-suies », on entend un composé qui, mis en oeuvre dans un carburant, par exemple un carburant d'aviation, permet de réduire la formation de suies lors de la combustion du carburant.The term "anti-soot additive" is understood to mean a compound which, used in a fuel, for example an aviation fuel, makes it possible to reduce the formation of soot during the combustion of the fuel.
Les inventeurs ont ainsi découvert que de tels dérivés carbonates cycliques de formule générale (I) s'avèrent particulièrement efficaces lorsqu'ils sont ajoutés à des formulations de carburant, et en particulier à un carburant d'aviation, pour améliorer leurs performances énergétiques et diminuer la quantité de suies émise.The inventors have thus discovered that such cyclic carbonate derivatives of general formula (I) prove particularly effective when added to fuel formulations, and in particular to aviation fuel, to improve their energy performance and to reduce the amount of soot emitted.
Sans vouloir être lié par la théorie, l'efficacité anti-suies de ces composés polyoxygénés est due à leur capacité à piéger aisément les premières espèces radicalaires issues de la dégradation thermique des carburants, et qui interviennent dans la formation des suies. Plus précisément, les composés polyoxygénés selon l'invention s'avèrent aptes à créer rapidement des radicaux thermodynamiquement stables, principalement par stabilisation des radicaux en position alpha des atomes d'oxygène.Without wishing to be bound by theory, the anti-soot effectiveness of these polyoxygenated compounds is due to their ability to easily trap the first radical species resulting from the thermal degradation of fuels, which are involved in the formation of soot. More specifically, the polyoxygenated compounds according to the invention are able to rapidly create thermodynamically stable radicals, mainly by stabilizing the radicals in the alpha position of the oxygen atoms.
Les dérivés carbonates cycliques selon l'invention peuvent être additionnés à des carburants automobiles, par exemple essence, gazole ou carburant diesel, ou à des carburants d'aviation.The cyclic carbonate derivatives according to the invention can be added to automotive fuels, for example gasoline, diesel or diesel fuel, or to aviation fuels.
Les dérivés carbonates cycliques s'avèrent particulièrement efficaces à d'additifs anti-suies pour des carburants d'aviation destinés aux moteurs à turbine utilisés en aéronautique, comme détaillé plus précisément dans la suite du texte.Cyclic carbonates derivatives are particularly effective anti-soot additives for aviation fuels for turbine engines used in aeronautics, as detailed more precisely in the following text.
L'invention a également pour objet, selon un autre de ses aspects, une composition de carburant, en particulier de carburant d'aviation, comprenant au moins un composé de formule (I) conforme à l'invention.The invention also relates, in another of its aspects, to a fuel composition, in particular aviation fuel, comprising at least one compound of formula (I) according to the invention.
Dans le cadre de l'invention, on entend par :
- Ct-z où t et z peuvent prendre les valeurs de 1 à 20, une chaîne carbonée pouvant avoir de t à z atomes de carbone, par exemple C1-3 une chaîne carbonée qui peut avoir de 1 à 3 atomes de carbone ;
- alkyle, un groupe aliphatique saturée, linéaire ou ramifié ; par exemple un groupe C1-6-alkyle représente une chaîne carbonée de 1 à 6 atomes de carbone, linéaire ou ramifiée, plus particulièrement un méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, tert-butyle, pentyle, hexyle ;
- alkylène, un groupe alkyle divalent, linéaire ou ramifié ; par exemple un groupe C1-3-alkylène représente une chaîne carbonée divalente de 1 à 3 atomes de carbone, linéaire ou ramifiée, par exemple un méthylène, éthylène, 1-méthyléthylène, propylène ;
- alcényle, un groupe aliphatique, linéaire ou ramifié, comportant au moins une insaturation ; par exemple un groupe C2-4-alcényle représente une chaîne carbonée, linéaire ou ramifiée, comprenant de 2 à 4 atomes de carbone et comportant 1 ou 2 insaturations. A titre d'exemple, on peut citer le groupe -CH=CH2.
- cycloalkyle, un groupe alkyle cyclique, par exemple un groupe C5-8-cycloalkyle représente un groupe carboné cyclique de 5 à 8 atomes de carbone, plus particulièrement un cyclopentyle, cyclohexyle, cycloheptyle ou cyclooctyle. De préférence, le groupe cycloalkyle est un groupe cyclohexyle.
- hétérocycloalkyle, un groupe alkyle cyclique de 3 à 6 chaînons contenant de 1 à 3 atomes d'oxygène. A titre d'exemple de groupe hétérocycle à 5 chaînons, on peut citer un groupe dioxolane, en particulier le 1,3-dioxolane.
- C tz where t and z can take the values from 1 to 20, a carbon chain which can have from t to z carbon atoms, for example a C 1-3 carbon chain which can have from 1 to 3 carbon atoms;
- alkyl, a saturated, linear or branched aliphatic group; for example a C 1-6 -alkyl group represents a carbon chain of 1 to 6 carbon atoms, linear or branched, more particularly a methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tert-butyl, pentyl, hexyl;
- alkylene, a divalent, linear or branched alkyl group; for example a C 1-3 -alkylene group represents a divalent carbon chain of 1 to 3 carbon atoms, linear or branched, for example a methylene, ethylene, 1-methylethylene, propylene;
- alkenyl, an aliphatic group, linear or branched, having at least one unsaturation; for example a C 2-4 -alkenyl group represents a carbon chain, linear or branched, comprising from 2 to 4 carbon atoms and having 1 or 2 unsaturations. By way of example, mention may be made of the group -CH = CH 2 .
- cycloalkyl, a cyclic alkyl group, for example C 5-8 -cycloalkyl represents a cyclic carbon group of 5 to 8 carbon atoms, more particularly a cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl or cyclooctyl. Preferably, the cycloalkyl group is a cyclohexyl group.
- heterocycloalkyl, a 3- to 6-membered cyclic alkyl group containing from 1 to 3 oxygen atoms. As an example of a 5-membered heterocycle group, there may be mentioned a dioxolane group, in particular 1,3-dioxolane.
Un groupe hétérocycloalkyle à 5 chaînons, substitué par un groupe oxo, peut être notamment le 1,3-dioxolan-2-one (plus connu sous l'appellation carbonate d'éthylène).A 5-membered heterocycloalkyl group substituted with an oxo group may especially be 1,3-dioxolan-2-one (better known as ethylene carbonate).
Au sens de la présente invention, il est à noter que les termes « allant de ... à ... » et « compris entre ... et ... » signifient que les bornes sont incluses, sauf mention contraire.For the purposes of the present invention, it should be noted that the terms "ranging from ... to ..." and "between ... and ..." mean that the terminals are included, unless otherwise specified.
Sauf indication contraire, l'expression « comportant/comprenant un(e) » doit être comprise comme « comportant/comprenant au moins un(e) ».Unless otherwise indicated, the expression "comprising / including a" shall be understood as "comprising / including at least one".
Selon un mode de réalisation particulier, R4 est choisi parmi un groupe hydroxyle, un groupe oxo et un groupe carbonate cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier le carbonate d'éthylène (1,3-dioxolan-2-one), ledit carbonate cyclique étant éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes C1-6-alkyle, en particulier C1-4-alkyle.According to a particular embodiment, R 4 is chosen from a hydroxyl group, an oxo group and a 4- to 6-membered cyclic carbonate group, in particular ethylene carbonate (1,3-dioxolan-2-one), cyclic carbonate being optionally substituted with one or more C 1-6 -alkyl groups, in particular C 1-4 -alkyl.
Un sous-groupe préféré de dérivés carbonates cycliques conformes à l'invention est constitué des composés de formule (I) précitée dans laquelle :
- R1 et R2 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe choisi parmi :
- ∘ un atome d'hydrogène ;
- ∘ un groupe C1-20-alkyle ou C2-20-alcényle, en particulier C1-12-alkyle ou C2-12-alcényle, linéaire ou ramifié, lesdits groupes pouvant être interrompus par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements
- O-C(O)-O- et/ou un ou plusieurs groupements -C(O)O-; et pouvant être éventuellement substitués par un ou plusieurs groupes choisis parmi un groupe hydroxyle et un groupe carbonate cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier le carbonate d'éthylène, ledit carbonate cyclique pouvant être lui-même éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes C1-4-alkyle ;
- ou bien, R1 et R2 forment ensemble, avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés un groupe C5-8-cycloalkyle, en particulier cyclohexyle, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes choisis parmi un groupe C1-4-alkyle et un groupe carbonate cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier carbonate d'éthylène, ledit carbonate cyclique pouvant être lui-même éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes C1-4-alkyle.
- R 1 and R 2 represent, independently of one another, a group chosen from:
- ∘ a hydrogen atom;
- A linear or branched C 1-20 -alkyl or C 2-20 -alkenyl, in particular C 1-12 -alkyl or C 2-12 -alkenyl group, said groups possibly being interrupted by one or more oxygen atoms; , one or more groupings
- OC (O) -O- and / or one or more -C (O) O- groups; and which may be optionally substituted by one or more groups selected from a hydroxyl group and a 4- to 6-membered cyclic carbonate group, in particular ethylene carbonate, said cyclic carbonate being itself optionally substituted by one or more groups C 1-4 -alkyl;
- or else R 1 and R 2 together with the carbon atoms to which they are bonded form a C 5-8 -cycloalkyl group, in particular cyclohexyl, optionally substituted by one or more groups selected from a C 1-4 -alkyl group; and a 4- to 6-membered cyclic carbonate group, in particular ethylene carbonate, said cyclic carbonate being itself optionally substituted by one or more C 1-4 -alkyl groups.
Un sous-groupe plus particulièrement préféré de dérivés carbonates cycliques conformes à l'invention est constitué des composés de formule (I) précitée, dans laquelle :
- représente une liaison simple ou double ;
- R1 et R2 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe choisi parmi :
- ∘ un atome d'hydrogène ;
- ∘ un groupe C1-4-alkyle ou C2-4-alcényle, linéaire ou ramifié, en particulier méthyle ou éthylène ; et
- ∘ un groupe -CH2-OR3, dans lequel R3 réprésente :
- un atome d'hydrogène, ou
- un groupe A-R6, dans lequel :
- A représente une liaison covalente, un groupe -C(O)- ou un groupe - C(O)-O- ; et
- R6 représente un groupe C1-12-alkyle, en particulier C1-8-alkyle, linéaire ou ramifié, éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements -O-C(O)-O- et/ou un ou plusieurs groupements -C(O)O- ; et éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes carbonates cycliques de 4 à 6 chaînons, en particulier carbonate d'éthylène, lesdits carbonates cycliques pouvant être éventuellement substitués par un ou plusieurs groupes C1-4-alkyle ;
- ou bien, R1 et R2 forment ensemble, avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés un groupe C5-8-cycloalkyle, en particulier cyclohexyle, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes choisis parmi un groupe C1-4-alkyle et un groupe carbonate cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier carbonate d'éthylène, ledit carbonate cyclique pouvant être lui-même éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes C1-4-alkyle.
- R1 et R2 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe choisi parmi :
- represents a single or double bond;
- R 1 and R 2 represent, independently of one another, a group chosen from:
- ∘ a hydrogen atom;
- A linear or branched C 1-4 -alkyl or C 2-4 -alkenyl group, in particular methyl or ethylene; and
- A group -CH 2 -OR 3 , in which R 3 represents:
- a hydrogen atom, or
- an AR group 6 , in which:
- A represents a covalent bond, a -C (O) - group or a -C (O) -O- group; and
- R 6 represents a linear or branched C 1-12 -alkyl, in particular C 1-8 -alkyl group, optionally interrupted by one or more oxygen atoms, one or more -OC (O) -O- and / or or one or more -C (O) O- groups; and optionally substituted with one or more cyclic 4- to 6-membered cyclic carbonate groups, in particular ethylene carbonate, said cyclic carbonates being optionally substituted by one or more C 1-4 -alkyl groups;
- or else R 1 and R 2 together with the carbon atoms to which they are bonded form a C 5-8 -cycloalkyl group, in particular cyclohexyl, optionally substituted by one or more groups selected from a C 1-4 -alkyl group; and a 4- to 6-membered cyclic carbonate group, in particular ethylene carbonate, said cyclic carbonate being itself optionally substituted by one or more C 1-4 -alkyl groups.
- R 1 and R 2 represent, independently of one another, a group chosen from:
Parmi les composés de formule générale (I), un sous-groupe de composés est constitué des composés pour lesquels représente une liaison simple.Among the compounds of general formula (I), a subgroup of compounds consists of compounds for which represents a single link.
Parmi les composés de formule générale (I), un autre sous-groupe de composés est constitué des composés pour lesquels représente une double liaison.Among the compounds of general formula (I), another subgroup of compounds consists of compounds for which represents a double bond.
Selon un mode de réalisation particulier, dans le cas où dans la formule (I) précitée représente une double liaison, au moins l'un des R1 et R2 présente avantageusement une double liaison conjuguée avec la double liaison du cycle 1,3-dioxol-2-one (système conjugué π-σ-π).According to a particular embodiment, in the case where in formula (I) above represents a double bond, at least one of R 1 and R 2 advantageously has a conjugated double bond with the double bond of the 1,3-dioxol-2-one ring (conjugated system π-σ -π).
Par exemple, dans le cas où dans la formule (I) précitée représente une double liaison, au moins l'un des R1 et R2 peut représenter un groupe C2-4-alcényle, en particulier un groupe éthylène.For example, in the case where in formula (I) above represents a double bond, at least one of R 1 and R 2 may represent a C 2-4 -alkenyl group, in particular an ethylene group.
Selon un mode de réalisation particulier, les dérivés carbonates cycliques utilisés selon l'invention sont de formule (I) précitée dans laquelle l'un au moins des R1 et R2 comporte un enchaînement linéaire, de préférence saturé, d'au moins 6 atomes de carbone, en particulier d'au moins 8 atomes de carbone, plus particulièrement d'au moins 10 atomes de carbone et de préférence de 10 à 15 atomes de carbone, ledit enchaînement pouvant être interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène.According to a particular embodiment, the cyclic carbonate derivatives used according to the invention have the aforementioned formula (I) in which at least one of R 1 and R 2 comprises a linear, preferably saturated, chain of at least 6 carbon atoms, in particular at least 8 carbon atoms, more particularly at least 10 carbon atoms and preferably 10 to 15 carbon atoms, said sequence being interrupted by one or more oxygen atoms.
De manière avantageuse, de tels composés confèrent au carburant dans lequel ils sont mis en oeuvre, outre de bonnes propriétés anti-suies, des propriétés de lubrification à chaud.Advantageously, such compounds give the fuel in which they are used, in addition to good anti-soot properties, hot lubrication properties.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, l'un au moins des R1 et R2 comporte au moins un motif polyéther.According to a particularly preferred embodiment, at least one of R 1 and R 2 comprises at least one polyether unit.
En particulier, le motif polyéther peut être de type
- X, identiques ou différents, représentent un groupe C1-4-alkylène, en particulier C1-3-alkylène, de préférence X représentent -(CH2)2- et/ou -(CH2-CH(CH3))- ; et
- n est un entier allant de 2 à 10, en particulier de 2 à 8 et plus particulièrement de 2 à 4.
- X, which may be identical or different, represent a C 1-4 -alkylene group, in particular C 1-3 -alkylene, preferably X represent - (CH 2 ) 2 - and / or - (CH 2 -CH (CH 3 )) -; and
- n is an integer ranging from 2 to 10, in particular from 2 to 8 and more particularly from 2 to 4.
En particulier, l'un au moins des R1 et R2 peut par exemple comporter au moins un motif polyéthylène glycol (X représente un groupe -(CH2)2-) et/ou un motif polypropylène glycol (X représente un groupe -(CH2-CH(CH3))-).In particular, at least one of R 1 and R 2 may, for example, comprise at least one polyethylene glycol unit (X represents a - (CH 2 ) 2 - group) and / or a polypropylene glycol unit (X represents a group - (CH 2 -CH (CH 3 )) -).
Parmi les composés de formule (I), un sous-groupe de composés est constitué des composés pour lesquels R1 et R2 sont identiques.Among the compounds of formula (I), a subgroup of compounds is composed of compounds for which R 1 and R 2 are identical.
Selon un mode de réalisation particulier, R1 et R2 représentent tous deux un atome d'hydrogène ou un groupe C1-4-alkyle, en particulier un groupe méthyle.According to a particular embodiment, R 1 and R 2 both represent a hydrogen atom or a C 1-4 alkyl group, in particular a methyl group.
Ainsi, parmi les composés de formule (I) utilisables comme additifs anti-suies selon l'invention, peuvent être cités le carbonate d'éthylène (nom IUPAC : 1,3-dioxolan-2-one), le carbonate de vinylène (nom IUPAC : 1,3-dioxol-2-one) ou encore le 4,5-diméthyl-1,3-dioxolan-2-one.Thus, among the compounds of formula (I) that can be used as anti-soot additives according to the invention, mention may be made of ethylene carbonate (IUPAC name: 1,3-dioxolan-2-one), vinylene carbonate (named IUPAC: 1,3-dioxol-2-one) or 4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one.
Parmi les composés de formule (I), un autre sous-groupe de composés est constitué des composés pour lesquels R1 et R2 sont différents.Among the compounds of formula (I), another subgroup of compounds consists of compounds for which R 1 and R 2 are different.
R1 et R2, différents, peuvent être définis, indépendamment l'un de l'autre, selon l'une quelconque des définitions précitées.R 1 and R 2 , different, can be defined, independently of one another, according to any one of the above definitions.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, l'un des R1 et R2 représente un atome d'hydrogène, et l'autre des R1 et R2 représente un groupe, différent d'un atome d'hydrogène, parmi les groupes définis précédemment.According to a particularly preferred embodiment, one of R 1 and R 2 represents a hydrogen atom, and the other of R 1 and R 2 represents a group, different from a hydrogen atom, from the groups previously defined.
En particulier, un sous-groupe de composés selon l'invention est constitué des composés de formule (I) précitée pour lesquels :
- l'un des R1 et R2 représente un atome d'hydrogène, et
- l'autre des R1 et R2 représente un groupe C1-20-alkyle ou C2-20-alcényle, en particulier C1-12-alkyle ou C2-12-alcényle, linéaire ou ramifié, éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements -O-C(O)-O- et/ou un ou plusieurs groupements -C(O)O- ; et éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes choisis parmi un groupe hydroxyle et un carbonate cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier le carbonate d'éthylène, ledit carbonate cyclique pouvant être lui-même éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes C1-4-alkyle.
- one of R 1 and R 2 represents a hydrogen atom, and
- the other of R 1 and R 2 represents a linear or branched C 1-20 -alkyl or C 2-20 -alkenyl, in particular C 1-12 -alkyl or C 2-12 -alkenyl group, optionally interrupted by a or more oxygen atoms, one or more -OC (O) -O- groups and / or one or more -C (O) O- groups; and optionally substituted with one or more groups selected from a hydroxyl group and a cyclic carbonate of 4 to 6 members, in particular ethylene carbonate, said cyclic carbonate being itself possibly optionally substituted with one or more C 1-4 groups alkyl.
De préférence, les dérivés carbonates cycliques selon l'invention sont de formule (I) précitée, dans laquelle :
- l'un des R1 et R2 représente un atome d'hydrogène, et
- l'autre des R1 et R2 représente :
- ∘ un groupe C1-4-alkyle ou C2-4-alcényle, linéaire ou ramifié, en particulier méthyle ou éthylène ; ou
- ∘ un groupe -CH2-OR3, dans lequel R3 réprésente :
- un atome d'hydrogène, ou
- un groupe A-R6, dans lequel :
- A représente une liaison covalente, un groupe -C(O)- ou un groupe -C(O)-O- ; et
- R6 représente un groupe C1-12-alkyle, en particulier C1-8-alkyle, linéaire ou ramifié, éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements -O-C(O)-O- et/ou un ou plusieurs groupements -C(O)O- ; et éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes carbonates cycliques de 4 à 6 chaînons, en particulier carbonate d'éthylène, lesdits carbonates cycliques pouvant être éventuellement substitués par un ou plusieurs groupes C1-4-alkyle.
- one of R 1 and R 2 represents a hydrogen atom, and
- the other of R 1 and R 2 represents:
- A linear or branched C 1-4 -alkyl or C 2-4 -alkenyl group, in particular methyl or ethylene; or
- A group -CH 2 -OR 3 , in which R 3 represents:
- a hydrogen atom, or
- an AR group 6 , in which:
- A represents a covalent bond, a -C (O) - group or a -C (O) -O- group; and
- R 6 represents a linear or branched C 1-12 -alkyl, in particular C 1-8 -alkyl group, optionally interrupted by one or more oxygen atoms, one or more -OC (O) -O- and / or or one or more -C (O) O- groups; and optionally substituted by one or more cyclic 4- to 6-membered cyclic carbonate groups, in particular ethylene carbonate, said cyclic carbonates being optionally substituted by one or more C 1-4 -alkyl groups.
Parmi les composés de formule générale (I) précitée, un sous-groupe de composés est plus particulièrement constitué des composés de formule (Ia) :
- un atome d'hydrogène ; et
- un groupe -A-R6, dans lequel :
- ∘ A représente une liaison covalente, un groupe -C(O)- ou un groupe -C(O)-O- ; et
- ∘ R6 représente un groupe C1-12-alkyle, en particulier C1-8-alkyle, linéaire ou ramifié, éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements -O-C(O)-O- et/ou un ou plusieurs groupements -C(O)O- ; et éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes carbonates cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier carbonate d'éthylène, lesdits carbonates cycliques pouvant être éventuellement substitués par un ou plusieurs groupes C1-4-alkyle.
- a hydrogen atom; and
- a group -AR 6 , in which:
- ∘ A represents a covalent bond, a -C (O) - group or a -C (O) -O- group; and
- R 6 represents a linear or branched C 1-12 -alkyl, in particular C 1-8 -alkyl group, optionally interrupted by one or more oxygen atoms, one or more -OC (O) -O- groups and or one or more -C (O) O- groups; and optionally substituted with one or more cyclic carbonate groups of 4 to 6 linkages, in particular ethylene carbonate, said cyclic carbonates being optionally substituted by one or more C 1-4 -alkyl groups.
D'autres sous-groupes constitués des composés de formule (Ia) font également partie de la présente invention.Other subgroups consisting of the compounds of formula (Ia) are also part of the present invention.
Un sous-groupe de composés de formule (Ia) est plus particulièrement constitué des composés pour lesquels R3 représente un groupe choisi parmi :
- un atome d'hydrogène ;
- un groupe -C(O)-O-R7 ou -C(O)-R7, avec R7 représentant un groupe C1-4-alkyle, en particulier méthyle ou éthyle ; et
- un groupe C1-12-alkyle, en particulier C1-8-alkyle, linéaire ou ramifié, éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements -O-C(O)-O- et/ou un ou plusieurs groupements -C(O)O- ; et éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes carbonates cycliques de 4 à 6 chaînons, en particulier carbonate d'éthylène, lesdits carbonates cycliques pouvant être éventuellement substitués par un ou plusieurs groupes C1-4-alkyle.
- a hydrogen atom;
- a group -C (O) -OR 7 or -C (O) -R 7 , with R 7 representing a C 1-4 alkyl group, in particular methyl or ethyl; and
- a linear or branched C 1-12 -alkyl, in particular C 1-8 -alkyl group, optionally interrupted by one or more oxygen atoms, one or more -OC (O) -O- and / or one or more several groups -C (O) O-; and optionally substituted by one or more cyclic 4- to 6-membered cyclic carbonate groups, in particular ethylene carbonate, said cyclic carbonates being optionally substituted by one or more C 1-4 -alkyl groups.
Selon un mode de réalisation particulier, R3 dans la formule (Ia) précitée représente un atome d'hydrogène.According to a particular embodiment, R 3 in formula (Ia) above represents a hydrogen atom.
Selon un autre mode de réalisation particulier, R3 dans la formule (Ia) précitée représente un groupe C1-4-alkyle, en particulier un groupe méthyle, éventuellement substitué par un carbonate cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier le carbonate d'éthylène.According to another particular embodiment, R 3 in the formula (Ia) above represents a C 1-4 -alkyl group, in particular a methyl group, optionally substituted by a cyclic carbonate of 4 to 6 members, in particular the carbonate of 'ethylene.
Selon un autre mode de réalisation particulier, R3 dans la formule (Ia) précitée représente un groupe -C(O)-O-R7, avec R7 représentant un groupe C1-4-alkyle, en particulier méthyle ou éthyle.According to another particular embodiment, R 3 in formula (Ia) above represents a -C (O) -OR 7 group , with R 7 representing a C 1-4 alkyl group, in particular methyl or ethyl.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier, R3 dans la formule (Ia) précitée représente un groupe C3-12-alkyle, en particulier C4-7-alkyle, linéaire, interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, ledit groupe alkyle étant éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes choisis parmi un groupe -OC(O)OR8, avec R8 représentant un groupe C1-4-alkyle, en particulier méthyle, et un groupe carbonate cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier le carbonate d'éthylène.According to yet another particular embodiment, R 3 in the above formula (Ia) represents a C 3 -C 12 -alkyl, in particular C 4-7 -alkyl, linear group, interrupted by one or more oxygen atoms, said alkyl group being optionally substituted by one or more groups selected from a group -OC (O) OR 8 , with R 8 representing a C 1-4 alkyl group, in particular methyl, and a cyclic carbonate group of 4 to 6 members, in particular ethylene carbonate.
Selon un autre mode de réalisation particulièrement préféré, R3 dans la formule (Ia) précitée intègre au moins un motif polyéther.According to another particularly preferred embodiment, R 3 in formula (Ia) above incorporates at least one polyether unit.
En particulier, le motif polyéther peut être de type
- X, identiques ou différents, représentent un groupe C1-4-alkylène, en particulier C1-3-alkylène, de préférence X représentent -(CH2)2- et/ou -(CH2-CH(CH3))- ; et
- n est un entier allant de 2 à 10, en particulier de 2 à 8 et plus particulièrement de 2 à 4.
- X, which may be identical or different, represent a C 1-4 -alkylene group, in particular C 1-3 -alkylene, preferably X represent - (CH 2 ) 2 - and / or - (CH 2 -CH (CH 3 )) -; and
- n is an integer ranging from 2 to 10, in particular from 2 to 8 and more particularly from 2 to 4.
R3 peut par exemple comporter au moins un motif polyéthylène glycol (X représente un groupe -(CH2)2-) et/ou un motif polypropylène glycol (X représente un groupe -(CH2-CH(CH3))-).R 3 may for example comprise at least one polyethylene glycol unit (X represents a - (CH 2 ) 2 - group) and / or a polypropylene glycol unit (X represents a group - (CH 2 -CH (CH 3 )) -) .
Parmi les composés de formule (Ia) précitée, un sous-groupe de composés est ainsi constitué des composés de formule (Ia-i) suivante :
- Y représente un groupe C1-4-alkyle, en particulier méthyle ou éthyle, portant éventuellement un groupe carbonate cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier carbonate d'éthylène ; et
- X et n sont tels que définis précédemment.
- Y represents a C 1-4 alkyl group, in particular methyl or ethyl, optionally bearing a 4- to 6-membered cyclic carbonate group, in particular ethylene carbonate; and
- X and n are as defined above.
Selon un mode de réalisation particulier, Y dans la formule (Ia-i) précitée représente un groupe C1-4-alkyle, en particulier méthyle ou éthyle.According to a particular embodiment, Y in the formula (Ia-i) above represents a C 1-4 -alkyl group, in particular methyl or ethyl.
Selon un autre mode de réalisation particulier, Y dans la formule (Ia-i) précitée, représente un méthyle portant un groupe carbonate cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier le carbonate d'éthylène.According to another particular embodiment, Y in formula (Ia-i) above, represents a methyl bearing a cyclic carbonate group of 4 to 6 members, in particular ethylene carbonate.
Parmi les composés de formule (Ia) précitée, un autre sous-groupe de composés est plus particulièrement constitué des composés de formule (Ia-ii) suivante :
Selon un mode de réalisation particulier, B représente une liaison covalente.According to a particular embodiment, B represents a covalent bond.
Selon un autre mode de réalisation particulier, B représente un groupe C3-8-alkylène, en particulier C3-7-alkylène, linéaire, interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène et éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes -OC(O)OR8 avec R8 représentant un groupe C1-4-alkyle, en particulier méthyle.According to another particular embodiment, B represents a C 3-8 -alkylene, in particular C 3-7 -alkylene, linear group, interrupted by one or more oxygen atoms and optionally substituted by one or more -OC groups ( O) OR 8 with R 8 representing a C 1-4 alkyl group, in particular methyl.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier, B représente un motif polyéther est de type (̵X-O-)̵n avec X et n étant tels que définis précédemment.According to yet another particular embodiment, B represents a polyether unit is of type (̵X-O-) ̵ n with X and n being as defined above.
Parmi les dérivés carbonates cycliques conformes à l'invention, un autre sous-groupe est constitué des composés de formule générale (I), dans laquelle :
- représente une liaison simple ; et
- R1 et R2 forment ensemble, avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés un groupe C5-8-cycloalkyle éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes choisis parmi un groupe C1-4-alkyle et un groupe carbonate cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier le carbonate d'éthylène, ledit carbonate cyclique pouvant être lui-même éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes C1-4-alkyle.
- represents a single link; and
- R 1 and R 2 together with the carbon atoms to which they are bonded form a C 5-8 -cycloalkyl group optionally substituted by one or more groups selected from a C 1-4 alkyl group and a cyclic carbonate group of 4 to 6-membered, in particular ethylene carbonate, said cyclic carbonate being itself optionally substituted by one or more C 1-4 -alkyl groups.
En particulier, un sous-groupe de composés conforme à l'invention est constitué des composés de formule générale (Ib) suivante :
- ∘ un atome d'hydrogène,
- ∘ un groupe C1-4-alkyle, et
- ∘ un groupe carbonate cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier carbonate d'éthylène, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes C1-4-alkyle, en particulier méthyle.
- ∘ a hydrogen atom,
- ∘ a C 1-4 -alkyl group, and
- ∘ a 4- to 6-membered cyclic carbonate group, in particular ethylene carbonate, optionally substituted with one or more C 1-4 -alkyl groups, in particular methyl.
Selon un mode de réalisation particulier, R7 dans la formule (Ib) précitée représente un groupe carbonate d'éthylène, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes méthyle.According to a particular embodiment, R 7 in formula (Ib) above represents an ethylene carbonate group, optionally substituted with one or more methyl groups.
Parmi les composés de formule (I), on peut notamment citer les dérivés suivants, rassemblés dans le tableau 1 suivant.
Il est entendu que les composés spécifiques n°1 à n°16 présentés ci-dessus sont uniquement donnés à titre illustratif et non limitatif de l'invention.It is understood that the specific compounds No. 1 to No. 16 presented above are only given by way of illustration and not limitation of the invention.
Les dérivés carbonates cycliques peuvent être disponibles dans le commerce ou préparés selon des méthodes de synthèse décrites dans la littérature et connues de l'homme du métier.The cyclic carbonate derivatives may be commercially available or prepared according to synthetic methods described in the literature and known to those skilled in the art.
A titre d'exemples de voies de synthèse connues pour l'obtention de carbonates cycliques, on peut citer les réactions de cocyclisations, par exemple entre le dioxyde de carbone et un alcool allylique ; les réactions de transcarbonatation à partir d'un carbonate d'alkyle linéaire et d'un composé hydroxylé appropriés ; ou encore les réactions de phosgénation de composés dihydroxylés.As examples of known synthetic routes for obtaining cyclic carbonates, mention may be made of cocyclisation reactions, for example between carbon dioxide and an allyl alcohol; transcarbonation reactions from a suitable linear alkyl carbonate and hydroxy compound; or the phosgenation reactions of dihydroxy compounds.
Les composés de formule (I) conformes à l'invention peuvent être utilisés à titre d'additifs anti-suies dans une formulation de carburant, en particulier un carburant gazole, diesel ou essence pour l'automobile, ou un carburant d'aviation.The compounds of formula (I) according to the invention may be used as anti-soot additives in a fuel formulation, in particular a diesel fuel, diesel or gasoline for the automobile, or an aviation fuel.
Selon un autre de ses aspects, l'invention concerne ainsi une composition de carburant comprenant au moins un composé de formule (I) tel que défini précédemment.According to another of its aspects, the invention thus relates to a fuel composition comprising at least one compound of formula (I) as defined above.
La présente invention concerne encore, selon un autre de ses aspects, un réceptacle, en particulier un réservoir de carburant d'un engin de locomotion aérienne ou terrestre, contenant un carburant supplémenté avec au moins un composé de formule (I) tel que défini précédemment.The present invention further relates, according to another of its aspects, to a receptacle, in particular a fuel tank of an overhead or land vehicle, containing a fuel supplemented with at least one compound of formula (I) as defined above. .
L'invention concerne encore un engin de locomotion aérienne ou terrestre, en particulier un avion, comportant un réservoir de carburant supplémenté avec au moins un composé de formule (I) tel que défini précédemment.The invention also relates to an aircraft or land vehicle, in particular an aircraft, comprising a fuel tank supplemented with at least one compound of formula (I) as defined above.
Il est entendu qu'un composé de formule (I) conforme à l'invention peut être ajouté à une formulation de carburant, seul ou en combinaison avec un ou plusieurs autres composés de formule (I).It is understood that a compound of formula (I) according to the invention may be added to a fuel formulation, alone or in combination with one or more other compounds of formula (I).
Il appartient à l'homme du métier d'adapter la teneur en additif(s) anti-suies de formule (I) selon l'invention à introduire dans la formulation de carburant, en particulier au regard de la nature du carburant, du ou desdits additifs anti-suies de formule (I) mis en oeuvre, et des propriétés anti-suies attendues.It is up to those skilled in the art to adapt the anti-soot additive (s) content of formula (I) according to the invention to be introduced into the fuel formulation, in particular with regard to the nature of the fuel, from or said anti-soot additives of formula (I) used, and expected anti-soot properties.
Le ou lesdits composés de formule générale (I) conformes à l'invention sont plus particulièrement introduits dans une formulation de carburant en une teneur telle qu'ils sont solubles dans la formulation de carburant.The said compound (s) of general formula (I) according to the invention are more particularly introduced into a fuel formulation in a content such that they are soluble in the fuel formulation.
D'une manière générale, le ou ledits composés de formule (I) peuvent être mis en oeuvre dans une formulation conventionnelle de carburant, en particulier un carburant d'aviation, à raison de 1 à 40 %, en particulier de 1 à 20 %, par rapport au volume total de la composition de carburant.In general, the said compounds of formula (I) can be used in a conventional formulation of fuel, in particular an aviation fuel, in a proportion of 1 to 40%, in particular from 1 to 20% , relative to the total volume of the fuel composition.
Selon une variante de réalisation particulièrement préférée, la composition de carburant est une composition de carburant d'aviation.According to a particularly preferred embodiment, the fuel composition is an aviation fuel composition.
Par « carburant d'aviation », on entend un carburant destiné à un usage dans un aéronef, en particulier un avion, et satisfaisant aux spécifications internationales établies pour les carburants d'aviation telles qu'évoquées ci-dessous."Aviation fuel" means a fuel intended for use in an aircraft, in particular an airplane, and meeting the international specifications established for aviation fuels as set forth below.
En particulier, la composition de carburant d'aviation selon l'invention peut être un carburant destiné au fonctionnement des moteurs d'avions à turbine (turboréacteur, turbopropulseur), communément appelés « carburéacteurs » ou « jet-fuels » en langue anglaise et, à ce titre, peut plus particulièrement respecter les normes requises pour les carburéacteurs, par exemple celles du carburéacteur Jet A-1.In particular, the aviation fuel composition according to the invention may be a fuel intended for the operation of turbine engine engines (turbojet, turboprop engine), commonly known as "jet fuel" or "jet fuel" in English and, as such, can more particularly meet the standards required for jet fuels, for example those of Jet A-1 jet fuel.
Selon une variante de réalisation, le ou lesdits composés de formule (I) peuvent être additionnés à un carburant conventionnel, par exemple un carburant d'aviation.According to an alternative embodiment, said one or more compounds of formula (I) may be added to a conventional fuel, for example an aviation fuel.
En pratique, un carburant classique peut être supplémenté avec un ou plusieurs composés de formule (I) conformes à l'invention en ajoutant, par exemple, le ou lesdits composés de formule (I) directement au sein du réservoir préalablement rempli de carburant.In practice, a conventional fuel can be supplemented with one or more compounds of formula (I) according to the invention by adding, for example, the compound (s) of formula (I) directly within the tank previously filled with fuel.
A titre de carburants d'aviation, on peut citer par exemple les carburants connus des spécialistes sous les appellations suivantes : JP-4 (MIL-T-5624), JP-5, JP-7 (MIL-T-38219), JP-8 (MIL-T-83133) dans le domaine de l'aviation militaire, Jet A et Jet A-1 (ASTM-D 1655) dans le domaine de l'aviation civile.As aviation fuels, for example, the fuels known to those skilled in the art may be mentioned under the following names: JP-4 (MIL-T-5624), JP-5, JP-7 (MIL-T-38219), JP -8 (MIL-T-83133) in the field of military aviation, Jet A and Jet A-1 (ASTM-D 1655) in the field of civil aviation.
Les carburants d'aviation sont à base de kérosène, seul ou en mélange avec une essence (par exemple 50% kérosène-50% essence pour JP-4, 99,5% kérosène pour JP-5 et JP-8, 100% de kérosène pour Jet A-1) et comprennent des additifs ajustés au regard des utilisations spécifiques du carburant, comme par exemple des antioxydants, inhibiteurs de corrosion, inhibiteurs de catalyse métallique, inhibiteur de givrage, en quantités limitées.Aviation fuels are based on kerosene, alone or mixed with gasoline (eg 50% kerosene-50% gasoline for JP-4, 99.5% kerosene for JP-5 and JP-8, 100% kerosene for Jet A-1) and include additives adjusted for specific uses of the fuel, such as, for example, antioxidants, corrosion inhibitors, metal catalysis inhibitors, icing inhibitors, in limited quantities.
En général, les carburéacteurs sont produits à partir d'une fraction de kérosène issue directement de la distillation atmosphérique du pétrole brut et dont les points de distillation sont compris entre 140 et 300°C, et de chaînes carbonées de 9 à 16 atomes de carbone.In general, jet fuels are produced from a fraction of kerosene derived directly from the atmospheric distillation of crude oil and whose distillation points are between 140 and 300 ° C, and from carbon chains of 9 to 16 carbon atoms. .
Les carburants d'aviation présentent la particularité de devoir répondre dans le monde entier aux mêmes niveaux de spécifications, découlant directement des conditions particulières, notamment des variations extrêmes de température, dans lesquelles ils sont utilisés. Les propriétés et spécifications de ces carburants d'aviation sont plus particulièrement détaillées dans le document :
En aviation civile, le carburant le plus répandu est le carburéacteur Jet A1. Celui-ci doit présenter un point de décongélation inférieur à -47°C (valeur typique de -50°C). Le Jet-A avec un point de décongélation de -40°C est de qualité inférieure au Jet A-1 et principalement utilisé aux Etats-Unis ; le Jet B avec un point de décongélation inférieur à -50°C, nom commercial du JP-4, est uniquement utilisé dans les climats très froids.In civil aviation, the most common fuel is Jet A1 jet fuel. This must have a defrost point below -47 ° C (typical value of -50 ° C). Jet-A with a defrost point of -40 ° C is of inferior quality to Jet A-1 and mainly used in the United States; Jet B with a defrost point below -50 ° C, the trade name for JP-4, is only used in very cold climates.
Ces carburants d'aviation présentent tous un pouvoir calorifique compris entre 42,8 et 43,6 MJ/kg. Le point d'éclair minimum est de 60 °C pour le JP-5, de 38°C pour le Jet A-1 et JP-8 (valeur typique pour le Jet A-1 de 50°C). Les densités caractéristiques sont de 810 kg/m3 pour le Jet A-1, de 760 kg/m3 pour le Jet B.These aviation fuels all have a calorific value of between 42.8 and 43.6 MJ / kg. The minimum flash point is 60 ° C for JP-5, 38 ° C for Jet A-1 and JP-8 (typical value for Jet A-1 of 50 ° C). The characteristic densities are 810 kg / m 3 for the Jet A-1, 760 kg / m 3 for the Jet B.
D'autres spécifications peuvent encore être citées. Par exemple, le Jet A-1 doit impérativement avoir une teneur en soufre inférieure à 0,30 % en poids, et une teneur en composés aromatiques inférieure à 22 % en volume.Other specifications can still be quoted. For example, Jet A-1 must imperatively have a sulfur content of less than 0.30% by weight, and an aromatic content of less than 22% by volume.
Bien entendu, le ou lesdits composés de formule (I) sont additionnés au carburant conventionnel, par exemple un carburant Jet A-1, en une quantité telle qu'ils n'affectent pas les spécifications auxquelles doit répondre ce carburant.Of course, the one or more compounds of formula (I) are added to the conventional fuel, for example a Jet A-1 fuel, in an amount such that they do not affect the specifications to which this fuel must meet.
Ainsi, selon un mode de réalisation particulier, une composition de carburant d'aviation selon l'invention présente un point de congélation inférieur à -40°C, en particulier compris entre -60 et -40°C, de préférence inférieur à -47°C, et peut ainsi être adaptée à son utilisation potentielle dans des conditions de froid, par exemple dans le cadre d'une utilisation dans l'aviation civile ou militaire.Thus, according to a particular embodiment, an aviation fuel composition according to the invention has a freezing point below -40 ° C, in particular between -60 and -40 ° C, preferably below -47 ° C. ° C, and can thus be adapted to its potential use in cold conditions, for example in the context of use in civil aviation or military.
De préférence, une composition de carburant d'aviation selon l'invention présente un bon pouvoir calorifique, en particulier supérieur à 40 MJ/kg, en particulier supérieur à 42,5 MJ/kg.Preferably, an aviation fuel composition according to the invention has a good calorific value, in particular greater than 40 MJ / kg, in particular greater than 42.5 MJ / kg.
-
[1]
Rounce et al., "Comparison of Diesel and Biodiesel Emissions Using Dimethyl Carbonate as an Oxygenated Additive", UK. Energy & Fuels (2010), 24(9), 4812-4819 Rounce et al., "Comparison of Diesel and Biodiesel Emissions Using Dimethyl Carbonate and an Oxygenate Additive", UK. Energy & Fuels (2010), 24 (9), 4812-4819 -
[2]
Cheung et al., "Performance of diesel engine using diesel fuel blended with dimethyl carbonate", Southeast University Press, Nanjing, Peop. Rep. China CODEN: 69GNB5. CAN 142:300536 Cheung et al., "Performance of diesel engine using diesel fuel blended with dimethyl carbonate," Southeast University Press, Nanjing, Peop. Rep. China CODEN: 69GNB5. CAN 142: 300536 -
[3]
Guo et al., "Development of di(2-ethoxyethyl)carbonate as a clean diesel fuel additive", American Chemical Society, Division of Petroleum Chemistry, CODEN: ACPCAT ISSN: 0569-3799. CAN 145:491855 AN 2006:270943 Guo et al., "Development of di (2-ethoxyethyl) carbonate as a clean diesel fuel additive", American Chemical Society, Division of Petroleum Chemistry, CODEN: ACPCAT ISSN: 0569-3799. CAN 145: 491855 YEAR 2006: 270943 -
[4]
Guo et al. "Development of di(2-ethoxyethyl)carbonate used as a clean diesel fuel additive", American Chemical Society, Washington, D. C CODEN: 69HYEC Conference; AN 2006:249481 Guo et al. "Development of di (2-ethoxyethyl) carbonate used as a clean diesel fuel additive", American Chemical Society, Washington, DC CODEN: 69HYEC Conference; AN 2006: 249481 -
[5]
Guo et al. "Investigation of a novel oxygenate, methyl 2-ethoxyethyl carbonate, as a clean diesel fuel additive", Xi'an Research Institute of Hi.-Tech, Xi'an, Peop. Rep. China. American Chemical Society, Washington, D. C CODEN: 69GQMP Conference; AN 2005:190024 Guo et al. "Investigation of a novel oxygenate, methyl 2-ethoxyethyl carbonate, as a clean diesel fuel additive", Xi'an Research Institute of Hi-Tech, Xi'an, Peop. Rep. China. American Chemical Society, Washington, DC CODEN: 69GQMP Conference; YEAR 2005: 190024 -
[6]
Li Dan et al., Journal of Hazardous Materials (2009), 161(2-3), 1193-1201 Li Dan et al., Journal of Hazardous Materials (2009), 161 (2-3), 1193-1201
Claims (15)
ledit carbonate cyclique, en particulier carbonate d'éthylène, pouvant être lui-même éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes C1-4-alkyle.
said cyclic carbonate, in particular ethylene carbonate, which may itself be optionally substituted by one or more C 1-4 -alkyl groups.
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