JP5777527B2 - 蒸留助剤の使用下でのイオン性液体の蒸留 - Google Patents
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Description
本発明は、1バールにて200℃より低い融点を有する塩(イオン性液体)を含有する混合物の蒸留法において、該混合物が付加的に有機化合物(以下、蒸留助剤と呼ぶ)を含有し、該蒸留助剤がイオン性ではなく、5000より小さい分子量を有し、かつ該混合物中に含有されるイオン性液体と比較して少なくとも5℃高い沸点を有することを特徴とする方法に関する。
本発明によるイオン性液体は、常圧(1バール)で200℃より低い、殊に100℃より低い、好ましくは75℃より低い融点を有する、少なくとも1種のカチオンと少なくとも1種のアニオンとからなる塩である。極めて有利には、室温(21℃)及び常圧(1バール)で液状の塩である。
R1及びR3は、互いに無関係に、C原子1〜20個を有する同じ有機基を表し、
R2、R4、及びR5は、互いに無関係に、H原子を表すか、又はC原子1〜20個を有する有機基を表し、
Xはアニオンを表し、かつ
nは1、2又は3を表す]のイミダゾリウム塩である。
蒸留される混合物は、イオン性液体を任意の量で含有し、例えば、10〜95質量%がイオン性液体から成る。
イオン性液体の含有率は、一般的に、95質量%を上回らず、通常は90質量%を上回らないか、もしくは80質量%を上回らない。
イオン性液体には種々の製造法がある。これらの方法において、通常、イオン性液体に加えて、不所望の副生成物、出発生成物及びその他の不純物を含有する混合物が得られる。
同様に、本発明による方法のために、イオン性液体の使用に際して得られる混合物が適している。
本発明によれば、混合物には、イオン性ではなく、5000より小さい分子量を有し、かつ該混合物中に含有されるイオン性液体と比較して少なくとも5℃高い沸点(1バールにて)を有する有機化合物(以下、蒸留助剤と呼ぶ)が加えられる。
HO−(R−O−)xOH
[式中、RはC1〜C4アルキレン基を表し、かつxは整数を表す]のポリアルキレングリコールである。
蒸留によって、混合物中に含有されたイオン性液体は分離され、ひいては精製されるべきである。
λM=const×T/(Pσ2)
[式中、記号は次の意味を有する:
T:温度
P:圧力
σ:イオン対(イオン性液体)の衝突断面積は、イオン対の断面積に相当する]がもたらされる。
使用したイオン性液体(IL)
略記 化学名
EMIM OAc 1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート
混合物として、事前に繰り返してセルロース(Tembec Inc社のパルプ、10A型)の溶解及び該セルロースの回収のために10倍量の水で希釈することによって使用したイオン性液体を用いた(WO03/029329を参照されたい)。該イオン性液体を、沈殿毎に、上澄み水溶液から120℃/1ミリバールにて水を留去することによって再取得し、かつ更なる精製なしに再び使用した。分子蒸留の前に、該イオン性液体から、上記した通り低沸点物を除去した。蒸留されるイオン性液体は、セルロースからの副成分(例えばリグニン)約6質量%を含有し、かつ黄褐色に変色している(ガードナー色数16)。
全ての蒸留試験前に、使用される汚染されたイオン性液体から低沸点物を120℃及び0.1ミリバールで16時間のあいだ攪拌することによって除去し、分子蒸留の間のフォーミング及び飛散を回避する。
表1には、混合物の組成に関するデータが、表2には、蒸留の実施に関するデータが見られる。
Claims (15)
- 1バールにて200℃より低い融点を有するイオン性液体を含有する混合物の蒸留法において、
該蒸留を、110℃〜300℃の蒸発器の表面温度で分子蒸留法により実施し、
該混合物が付加的に有機化合物(以下、蒸留助剤と呼ぶ)を含有し、該蒸留助剤が、
− イオン性ではなく、
− 400〜1000の数平均分子量を有するポリエチレングリコールから選択され、
該イオン性液体が、式I:
R1及びR3は、互いに無関係に、C原子1〜20個を有する有機基を表し、
R2、R4、及びR5は、互いに無関係に、H原子を表すか、又はC原子1〜20個を有する有機基を表し、
Xはアニオンを表し、少なくとも1個のカルボキシレート基(略称カルボキシレート)又は少なくとも1個のホスフェート基(略称ホスフェート)を有する化合物であり、かつ
nは1、2又は3を表す]のイミダゾリウム塩である、
ことを特徴とする方法。 - イオン性液体のカチオンがイミダゾリウム−カチオンであることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- R1及びR3が、C1〜C10アルキル基であることを特徴とする、請求項1又は2記載の方法。
- R2がC原子1〜20個を有する有機基を表すことを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- イオン性液体が、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテートであることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- 混合物の10〜95質量%がイオン性液体から成ることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
- 混合物が、α−ジカルボニル化合物、アミノ化合物、カルボニル化合物、アンモニア及びカーボネート化合物から選択される出発化合物の一段反応又は多段反応によるイオン性液体の製造に際して得られる混合物であることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- 混合物が、イオン性液体の使用に際して得られる混合物であることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
- 混合物が、不純物として、200℃より高い沸点(1バール)を有する更なる成分を含有することを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
- 蒸留助剤が、混合物中に、該混合物全体に対して0.5〜40質量%の量で含有されていることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
- 蒸留に際して、蒸留熱を供給する面(蒸発器表面)と、凝縮が行われる面(凝縮器表面)との間隔が、少なくとも1箇所で50cmより小さく、その際、蒸発器表面と凝縮器表面自体が、50cmより大きい少なくとも1つの長さ寸法を有することを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
- 混合物中に含有されるイオン性液体より低い沸点を有する化合物を、該混合物中での該化合物の割合が、最大10質量%となるように、蒸留の実施前に分離することを特徴とする、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
- 蒸発器表面の少なくとも10面積%が、凝縮器表面から50cmより小さい間隔を有することを特徴とする、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
- 蒸発器表面と凝縮器表面が、それぞれ0.5m2より大きいことを特徴とする、請求項1から13までのいずれか1項記載の方法。
- 得られた留出物の97質量%超がイオン性液体から成ることを特徴とする、請求項1から14までのいずれか1項記載の方法。
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