WO2016012343A1 - Dérivés carbonates cycliques à titre d'additifs anti-suies pour un carburant - Google Patents

Dérivés carbonates cycliques à titre d'additifs anti-suies pour un carburant Download PDF

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WO2016012343A1
WO2016012343A1 PCT/EP2015/066303 EP2015066303W WO2016012343A1 WO 2016012343 A1 WO2016012343 A1 WO 2016012343A1 EP 2015066303 W EP2015066303 W EP 2015066303W WO 2016012343 A1 WO2016012343 A1 WO 2016012343A1
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optionally substituted
fuel
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PCT/EP2015/066303
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Gérard Mignani
Nicolas Perret
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Rhodia Operations
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    • 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 precisely, the macro molecules formed by pyrolysis or oxidation of the hydrocarbons condense to give carbon cores with a diameter of less than 2 nm. 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 of di (2-ethoxyethyl) carbonate ([3], [4]) or methyl 2-ethoxyethyl carbonate [5] in diesel fuels to reduce the formation of smoke particles.
  • EP 1 321 503 which describes the use of glycerol acetal carbonates in diesel fuel compositions for the purpose of reducing particulate emissions.
  • 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".
  • the invention thus has, according to a first aspect, the use of a compound of formula (I):
  • Ri and R 2 represent, independently of one another, a group chosen from:
  • group 2 CI_ o-alkyl or C 2 _ 2 o-alkenyl in particular Ci_i 2 -alkyl or C 2 _i 2 -alkenyl, linear or branched, said groups may be interrupted by one or more oxygen atoms, and may be optionally substituted with one or more R4 groups;
  • R 4 is selected from hydroxyl, oxo, heterocycloalkyl of 3 to 6 members and having 1 to 3 oxygen atoms, said heterocycloalkyl group being optionally substituted with one or more C 1-6 alkyl and / or oxo groups; or R 1 and R 2 together with the carbon atoms to which they are bonded form a C 5 -C cycloalkyl group, optionally substituted with one or more groups, which are identical to or different from one another, chosen from a C 1-6 alkyl group and R 4 group as defined above;
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 3 CI_ a carbon chain which can have from 1 to 3 carbon atoms;
  • alkyl a saturated, linear or branched aliphatic group
  • 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
  • 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 C2 _4 alkenyl group represents a carbon chain, straight or branched, comprising 2 to 4 carbon atoms and having 1 or 2 unsaturations.
  • group -CH CH 2 .
  • Cycloalkyl a cyclic alkyl group, for example a Cs-s-cycloalkyl group represents a cyclic carbon group of 5 to 8 carbon atoms, more particularly a cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl or cyclooctyl.
  • the cycloalkyl group is a cyclohexyl group.
  • heterocycloalkyl a 3- to 6-membered cyclic alkyl group containing from 1 to 3 oxygen atoms.
  • a 5-membered heterocycle group there may be mentioned a dioxolane group, in particular 1,3-dioxolane.
  • a 5-membered heterocycloalkyl group substituted with an oxo group may be especially 1,3-dioxolan-2-one (better known as ethylene carbonate).
  • R4 is chosen from a hydroxyl group, an oxo group and a cyclic carbonate group of 4 to 6 members, in particular ethylene carbonate (1,3-dioxolan-2-one), said carbonate
  • the cyclic ring is optionally substituted with one or more C 1-6 alkyl, in particular C 1-4 alkyl groups.
  • a preferred subgroup of cyclic carbonate derivatives according to the invention consists of the compounds of formula (I) above, in which:
  • R 1 and R 2 represent, independently of one another, a group chosen from: 0 a hydrogen atom;
  • a more particularly preferred subgroup of cyclic carbonate derivatives according to the invention consists of the compounds of formula (I) above, in which: represents a single or double bond;
  • Ri and R 2 represent, independently of one another, a group chosen from:
  • CI_ a group 4 alkyl or C 2 _ 4 alkenyl, linear or branched, in particular methyl or ethylene;
  • R 3 represents:
  • A represents a covalent bond, a group -C (O) - or a group -
  • R O represents a group Ci_i 2 -alkyl, particularly CI_ 8 -alkyl, linear or branched, optionally interrupted by one or more oxygen atoms, one or more groups -0-C (0) -0- and / or 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 with one or more C 1-4 alkyl groups; or R 1 and R 2 together with the carbon atoms to which they are bonded form a C 5 -C cycloalkyl group, in particular cyclohexyl, optionally substituted with one or more groups selected from a C 1-4 alkyl group and a group cyclic carbonate of 4 to 6 members, in particular ethylene carbonate, said cyclic carbonate being itself possibly substituted by one or more C 1-4 -alkyl groups.
  • a subgroup (I) a subgroup
  • (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).
  • 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 atoms. carbon, in particular at least 8 carbon atoms, more preferably 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.
  • the polyether unit may be of the type ⁇ ( ⁇ X - 0 ⁇ ) - n in which:
  • 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 )) -;
  • n is an integer ranging from 2 to 10, in particular from 2 to 8 and more particularly from 2 to 4.
  • at least one of R 1 and R 2 may, for example, comprise at least one polyethylene glycol unit (X represents a group - (CH 2 ) 2 -) 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 which are different, can be defined, independently of one another, according to any 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 defined above.
  • one of the R 1 and R 2 represents a hydrogen atom
  • Ri and R 2 represents a group CI_ 2 o-alkyl or C 2 - 2 o-alkenyl, in particular Ci_i 2 -alkyl or C 2 -i 2 -alkenyl, linear or branched, optionally interrupted by one or several oxygen atoms, one or more -O-C (O) -O- groups and / or one or more -C (O) O- groups; and optionally substituted by one or more groups selected from a hydroxyl group and a 4- to 6-membered cyclic carbonate, in particular ethylene carbonate, said cyclic carbonate being itself optionally substituted with one or more C 1-4 alkyl groups.
  • the cyclic carbonate derivatives according to the invention are of formula (I) above, in which: one of the R 1 and R 2 represents a hydrogen atom, and
  • R 1 and R 2 represents:
  • Ci_4-alkyl or C2 _4 alkenyl linear or branched, in particular methyl or ethylene; or
  • R 3 represents:
  • A represents a covalent bond, a -C (O) - group or a group
  • R O represents a group Ci_i 2 -alkyl, particularly Ci_8-alkyl, linear or branched, optionally interrupted by one or more oxygen atoms, one or more groups -0-C (0) -0- and / or one or 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.
  • R 3 represents a group chosen from:
  • 0 A represents a covalent bond, a -C (O) - group or a group
  • Ci_i 2 -alkyl particularly Ci_8-alkyl, linear or branched, optionally interrupted by one or more oxygen atoms, one or more groups -0-C (0) -0- and / or one or several groups -C (O) O-; 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.
  • a subgroup of compounds of formula (Ia) is more particularly constituted of compounds for which R 3 represents a group chosen from:
  • R 7 representing a C 1-4 alkyl group, in particular methyl or ethyl
  • Ci-12-alkyl in particular C 1-5 -alkyl group, optionally interrupted by one or more oxygen atoms, one or more -O-C (O) -O- groups and / or one or more 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 with one or more C 1-4 alkyl groups.
  • R 3 in formula (la) above represents a hydrogen atom.
  • R 3 in the above formula (la) represents a C 1-4 -alkyl group, in particular a methyl group, optionally substituted with a 4- to 6-membered cyclic carbonate, in particular ethylene carbonate.
  • R 3 in formula (la) above represents a -C (O) -O-R 7 group , with R 7 representing a C 1-4 -alkyl group, in particular methyl or ethyl.
  • R 3 in the formula (la) above represents a C 3 _i 2 -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) ORs, with Rs representing a C 1-4 alkyl group, in particular methyl, and a cyclic carbonate group of 4-6 members, in particular carbonate ethylene.
  • R 3 in the formula (la) above incorporates at least one polyether unit.
  • polyether unit may be of the type
  • 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 )) -;
  • n is an integer ranging from 2 to 10, in particular from 2 to 8 and more particularly from 2 to 4.
  • 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 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;
  • X and n are as defined above.
  • Y in the above formula (Ia-i) 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.
  • B represents a covalent or C 1-10 alkylene, in particular C 1-7 -alkylene, linear or branched, optionally interrupted by one or more oxygen atoms, one or more -O-C (O) -O groups and / or one or more -C (O) O- groups.
  • B represents a covalent bond
  • B represents a linear C3-8 alkylene group, in particular C3-7-alkylene, interrupted by one or more oxygen atoms and optionally substituted by one or more -OC (O) ORs groups with Rs representing C1-4alkyl, especially methyl.
  • B represents a polyether unit is of type with X and n being as defined above.
  • 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 C 1-4 alkyl and a cyclic carbonate group of 4 to 6 members, in particular carbonate ethylene, said cyclic carbonate being itself optionally substituted with one or more C 1-4 alkyl groups.
  • R 7 represents a group chosen from:
  • 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.
  • 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 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 compound compounds of formula (I) can be used in a conventional fuel formulation, 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 engines), commonly known as “jet fuel” or “jet-fuels” in English and, as such, may more particularly meet the standards required for jet fuels, for example those of Jet Al 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 Al
  • 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 Al) and comprise 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%
  • 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. .
  • Jet Al jet fuel In civil aviation, the most common fuel is Jet Al jet fuel, which 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.

Abstract

La présente invention concerne l'utilisation d'un composé de formule (I), dans laquelle: formule (A) représente une liaison simple ou double; R1 et R2 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe choisi parmi un atome d'hydrogène ou un groupe C1-20-alkyle ou C2-20-alcényle, linéaire ou ramifié, éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, et pouvant être substitué par un ou plusieurs groupes R4; ou bien, R1et R2 forment ensemble, avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés un groupe C5-8-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).

Description

Dérivés carbonates cycliques à titre d'additifs anti- suies pour un carburant
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.
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.
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 macro molécules 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.
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.
Pour ces raisons de santé et d'environnement, la limitation des émissions de suies demeure un enjeu important.
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. 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.
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 polyoxy gênés.
Par exemple, diverses études ([1], [2]) analysent l'influence de la mise en œuvre 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.
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.
On peut encore citer le document EP 1 321 503 qui décrit l'utilisation dans des compositions de carburant diesel de carbonates d'acétals de glycérol à des fins de réduire les émissions de particules.
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 (US 3, 594,136), polyoxaalcanes (US 2010/0005707), polyoxyméthylène di(alkyl polyglycol) éthers (US 2011/0131871) ou encore dialkyl éthers de glycols (GB 1,246,853).
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).
La mise en œuvre 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'inf ammabilité d'un carburant d'aviation [6]. On peut encore citer le document WO 95/23836 qui décrit la mise en œuvre de dérivés carbonates linéaires, de préférence du diméthyl carbonate, dans des carburants diesel, gazole ou jet-fuel, à titre de composés dits « ECS » (pour « Enhanced Combustion Structure » en langue anglaise), de tels composés « ECS » permettant, par exemple, d'accroître la vitesse de combustion ou de réduire la température de combustion. Les composés carbonates décrits dans ces documents ne sont toutefois nullement proposés à des fins de réduire la formation des suies dans les carburants d'aviation.
Enfin, le document WO 2010/061223 propose la mise en œuvre d'un composé organique, en particulier du carbonate de propylène, pour améliorer la solubilisation d'un composé ferrique solide dans une composition de carburant.
Toutefois, à la connaissance des inventeurs, il n'a jamais été proposé de mettre en œuvre un dérivé de type carbonate cyclique à titre d'additif anti-suies dans un carburant. 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.
De tels additifs doivent répondre à plusieurs exigences.
Tout d'abord, ils doivent bien entendu être compatibles avec une mise en œuvre dans la formulation de carburant visée, essence, gazole ou carburant d'aviation. En particulier, ils doivent être solubles dans le carburant souhaité.
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 œuvre, 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.
En outre, il est préférable que ces additifs n'abaissent pas le pouvoir calorifique des carburants.
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.
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 ». L'invention a ainsi pour objet, selon un premier de ses aspects, l'utilisation d'un composé de formule (I) :
Figure imgf000006_0001
dans laquelle représente une liaison simple ou double ;
- Ri et R2 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe choisi parmi :
0 un atome d'hydrogène ;
0 un groupe Ci_2o-alkyle ou C2_2o-alcényle, en particulier Ci_i2-alkyle ou C2_i2-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 ;
R4 étant choisi parmi un groupe hydroxyle, oxo, hétérocycloalkyle de 3 à 6 chaînons et comportant de 1 à 3 atomes d'oxygène, ledit groupe hétérocycloalkyle étant éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes Ci_6-alkyle et/ou oxo ; - ou bien, Ri et R2 forment ensemble, avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés un groupe Cs-s-cycloalkyle, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes, identiques ou différents l'un de l'autre, choisis parmi un groupe Ci_6-alkyle et un groupe R4 tel que défini précédemment ;
à titre d'additif anti-suies pour un carburant, en particulier pour un carburant d'aviation.
Par « additif anti-suies », on entend un composé qui, mis en œuvre dans un carburant, par exemple un carburant d'aviation, permet de réduire la formation de suies lors de la combustion du carburant.
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. 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.
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.
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.
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.
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 Ci_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 Ci_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 Ci_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 Cs-s-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.
Un groupe hétérocycloalkyle à 5 chaînons, substitué par un groupe oxo, peut être notamment le l ,3-dioxolan-2-one (plus connu sous l'appellation carbonate d'éthylène).
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.
Sauf indication contraire, l'expression « comportant/comprenant un(e) » doit être comprise comme « comportant/comprenant au moins un(e) ».
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 (l ,3-dioxolan-2-one), ledit carbonate cyclique étant éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes Ci_6-alkyle, en particulier Ci_4-alkyle.
Un sous-groupe préféré de dérivés carbonates cycliques conformes à l'invention est constitué des composés de formule (I) précitée dans laquelle :
- Ri et R2 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe choisi parmi : 0 un atome d'hydrogène ;
0 un groupe Ci_2o_alkyle ou C2_2o-alcényle, en particulier Ci_i2-alkyle ou C2_i2-alcényle, linéaire ou ramifié, lesdits groupes pouvant être interrompus par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements -0-C(0)-0- et/ou un ou plusieurs groupements -C(0)0-; 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 Ci_4-alkyle ; - ou bien, Ri et R2 forment ensemble, avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés un groupe Cs-s-cycloalkyle, en particulier cyclohexyle, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes choisis parmi un groupe Ci_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 Ci_4-alkyle.
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 ;
- Ri et R2 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe choisi parmi :
0 un atome d'hydrogène ;
0 un groupe Ci_4-alkyle ou C2_4-alcényle, linéaire ou ramifié, en particulier méthyle ou éthylène ; et
0 un groupe -CH2-OR3, dans lequel R3 réprésente :
- un atome d'hydrogène, ou
- un groupe A-R5, dans lequel :
A représente une liaison covalente, un groupe -C(O)- ou un groupe -
C(0)-0- ; et
RÔ représente un groupe Ci_i2-alkyle, en particulier Ci_8-alkyle, linéaire ou ramifié, éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements -0-C(0)-0- et/ou un ou plusieurs groupements -C(0)0- ; 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 Ci_4-alkyle ; - ou bien, Ri et R2 forment ensemble, avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés un groupe Cs-s-cycloalkyle, en particulier cyclohexyle, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes choisis parmi un groupe Ci_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 Ci_4-alkyle. Parmi les composés de formule générale (I), un sous-groupe de composés est constitué des composés pour lesquels représente une liaison simple.
Parmi les composés de formule générale (I), un autre sous-groupe de composés est constitué des composés pour lesquels représente une double liaison.
Selon un mode de réalisation particulier, dans le cas où dans la formule
(I) précitée représente une double liaison, au moins l'un des Ri et R2 présente avantageusement une double liaison conjuguée avec la double liaison du cycle 1,3-dioxol- 2-one (système conjugué π-σ-π).
Par exemple, dans le cas où dans la formule (I) précitée représente une double liaison, au moins l'un des Ri et R2 peut représenter un groupe C2_4-alcényle, en particulier un groupe éthylène.
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 Ri 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.
De manière avantageuse, de tels composés confèrent au carburant dans lequel ils sont mis en œuvre, outre de bonnes propriétés anti-suies, des propriétés de lubrification à chaud.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, l'un au moins des Ri et R2 comporte au moins un motif polyéther.
En particulier, le motif polyéther peut être de type ~(~X— 0~)-n dans lequel :
- X, identiques ou différents, représentent un groupe Ci-4-alkylène, en particulier Ci_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. En particulier, l'un au moins des Ri 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))-).
Parmi les composés de formule (I), un sous-groupe de composés est constitué des composés pour lesquels Ri et R2 sont identiques.
Selon un mode de réalisation particulier, Ri et R2 représentent tous deux un atome d'hydrogène ou un groupe Ci_4-alkyle, en particulier un groupe méthyle.
Ainsi, parmi les composés de formule (I) utilisables comme additifs anti-suies selon l'invention, peuvent être cités le carbonate d'éthylène (nom IUPAC : l ,3-dioxolan-2- one), le carbonate de vinylène (nom IUPAC : l ,3-dioxol-2-one) ou encore le 4,5-diméthyl- 1 ,3-dioxolan-2-one.
Parmi les composés de formule (I), un autre sous-groupe de composés est constitué des composés pour lesquels Ri et R2 sont différents.
Ri et R2, différents, peuvent être définis, indépendamment l'un de l'autre, selon l'une quelconque des définitions précitées.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, l'un des Ri et R2 représente un atome d'hydrogène, et l'autre des Ri et R2 représente un groupe, différent d'un atome d'hydrogène, parmi les groupes définis précédemment.
En particulier, un sous-groupe de composés selon l'invention est constitué des composés de formule (I) précitée pour lesquels :
- l'un des Ri et R2 représente un atome d'hydrogène, et
- l'autre des Ri et R2 représente un groupe Ci_2o-alkyle ou C2-2o-alcényle, en particulier Ci_i2-alkyle ou C2-i2-alcényle, linéaire ou ramifié, éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements -0-C(0)-0- et/ou un ou plusieurs groupements -C(0)0- ; 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 Ci_4-alkyle.
De préférence, les dérivés carbonates cycliques selon l'invention sont de formule (I) précitée, dans laquelle : - l'un des Ri et R2 représente un atome d'hydrogène, et
- l'autre des Ri et R2 représente :
0 un groupe Ci_4-alkyle ou C2_4-alcényle, linéaire ou ramifié, en particulier méthyle ou éthylène ; ou
0 un groupe -CH2-OR3, dans lequel R3 réprésente :
- un atome d'hydrogène, ou
- un groupe A-R5, dans lequel :
A représente une liaison covalente, un groupe -C(O)- ou un groupe
-C(0)-0- ; et
RÔ représente un groupe Ci_i2-alkyle, en particulier Ci_8-alkyle, linéaire ou ramifié, éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements -0-C(0)-0- et/ou un ou plusieurs groupements -C(0)0- ; 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 Ci_4-alkyle.
Parmi les composés de formule générale (I) précitée, un sous-groupe de composés est plus particulièrement constitué des composés de formule (la) :
Figure imgf000012_0001
dans laquelle R3 représente un groupe choisi parmi :
- un atome d'hydrogène ; et
- un groupe -A-R5, dans lequel :
0 A représente une liaison covalente, un groupe -C(O)- ou un groupe
-C(0)-0- ; et
0 5 représente un groupe Ci_i2-alkyle, en particulier Ci_8-alkyle, linéaire ou ramifié, éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements -0-C(0)-0- et/ou un ou plusieurs groupements -C(0)0- ; 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 Ci_4-alkyle.
D'autres sous-groupes constitués des composés de formule (la) font également partie de la présente invention.
Un sous-groupe de composés de formule (la) est plus particulièrement constitué des composés pour lesquels R3 représente un groupe choisi parmi :
- un atome d'hydrogène ;
- un groupe -C(0)-0-R7 ou -C(0)-R7, avec R7 représentant un groupe C1-4- alkyle, en particulier méthyle ou éthyle ; et
- un groupe Ci_i2-alkyle, en particulier Ci_s-alkyle, linéaire ou ramifié, éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements -0-C(0)-0- et/ou un ou plusieurs groupements -C(0)0- ; 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 Ci_4-alkyle.
Selon un mode de réalisation particulier, R3 dans la formule (la) précitée représente un atome d'hydrogène.
Selon un autre mode de réalisation particulier, R3 dans la formule (la) précitée représente un groupe Ci_4-alkyle, en particulier un groupe méthyle, éventuellement substitué par un carbonate cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier le carbonate d'éthylène.
Selon un autre mode de réalisation particulier, R3 dans la formule (la) précitée représente un groupe -C(0)-0-R7, avec R7 représentant un groupe Ci_4-alkyle, en particulier méthyle ou éthyle.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier, R3 dans la formule (la) précitée représente un groupe C3_i2-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(0)ORs, avec Rs représentant un groupe Ci_4-alkyle, en particulier méthyle, et un groupe carbonate cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier le carbonate d'éthylène. Selon un autre mode de réalisation particulièrement préféré, R3 dans la formule (la) précitée intègre au moins un motif polyéther.
En particulier, le motif polyéther peut être de type
Figure imgf000014_0001
dans lequel :
- X, identiques ou différents, représentent un groupe Ci-4-alkylène, en particulier Ci_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.
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))-).
Parmi les composés de formule (la) précitée, un sous-groupe de composés est ainsi constitué des composés de formule (Ia-i) suivante :
Figure imgf000014_0002
dans laquelle :
- Y représente un groupe Ci_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.
Selon un mode de réalisation particulier, Y dans la formule (Ia-i) précitée représente un groupe Ci_4-alkyle, en particulier méthyle ou éthyle.
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.
Parmi les composés de formule (la) précitée, un autre sous-groupe de composés est plus particulièrement constitué des composés de formule (Ia-ii) suivante :
Figure imgf000015_0001
dans laquelle B représente une liaison covalente ou un groupe C1-10 alkylène, en particulier Ci_7-alkylène, linéaire ou ramifié, éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements -0-C(0)-0- et/ou un ou plusieurs groupements -C(0)0-.
Selon un mode de réalisation particulier, B représente une liaison covalente.
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(0)ORs avec Rs représentant un groupe Ci_4-alkyle, en particulier méthyle.
Selon encore un autre mode de réalisation particulier, B représente un motif polyéther est de type avec X et n étant tels que définis précédemment.
Figure imgf000015_0002
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
Ri 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 Ci_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 Ci_4-alkyle.
En particulier, un sous-groupe de composés conforme à l'invention est constitué des composés de formule générale (Ib) suivante :
Figure imgf000016_0001
dans laquelle R7 représente un groupe choisi parmi :
0 un atome d'hydrogène,
0 un groupe Ci_4-alkyle, et
0 un groupe carbonate cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier carbonate d'éthylène, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes Ci_4-alkyle, en particulier méthyle.
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.
Parmi les composés de formule (I), on peut notamment citer les dérivés suivants, rassemblés dans le tableau 1 suivant. TABLEAU 1
Figure imgf000016_0002
- 15 -
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000018_0001
Figure imgf000019_0001
Il est entendu que les composés spécifiques n°l à n°16 présentés ci-dessus sont uniquement donnés à titre illustratif et non limitatif de l'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.
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.
Application dans un carburant
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. 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.
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.
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.
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).
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 œuvre, et des propriétés anti-suies attendues.
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.
D'une manière générale, le ou ledits composés de formule (I) peuvent être mis en œuvre 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.
Selon une variante de réalisation particulièrement préférée, la composition de carburant est une composition de carburant d'aviation.
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.
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-l . 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.
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.
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-l (ASTM-D 1655) dans le domaine de l'aviation civile.
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-l) 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.
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.
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 : « Kerosene/Jet fuel category assessment document », submitted to the US EPA by the American Petroleum Institute, September 21, 2010. Des carburants pour avion particulièrement avantageux sont par exemple ceux conformes à la spécification AFQRJOS (« Aviation Fuel Quality Requirements for Jointly Operated Systems ») Issue 18 pour le Jet A-l de novembre 1999 (cette spécification reprend les critères les plus contraignants de la spécification ASTM D 1655 et de la spécification britannique DEF STAN 91-91).
En aviation civile, le carburant le plus répandu est le carburéacteur Jet Al. 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.
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.
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.
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.
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.
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.
Références :
[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; [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;
[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;
[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 Conférence; 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 Conférence; AN 2005: 190024;
[6] Li Dan et al, Journal of Hazardous Materials (2009), 161(2-3), 1193-1201.

Claims

REVENDICATIONS
1. Utilisation d'un composé de formule (I)
Figure imgf000024_0001
dans laquelle : représente une liaison simple ou double ;
- Ri et R2 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe choisi parmi :
0 un atome d'hydrogène ;
0 un groupe Ci_2o-alkyle ou C2-2o-alcényle, linéaire ou ramifié, lesdits groupes pouvant être interrompus par un ou plusieurs atomes d'oxygène, et pouvant être substitué par un ou plusieurs groupes R4 ;
R4 étant choisi parmi un groupe hydroxyle, oxo, hétérocycloalkyle de 3 à 6 chaînons et comportant de 1 à 3 atomes d'oxygène, ledit groupe hétérocycloalkyle étant éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes Ci_6-alkyle et/ou oxo ; - ou bien, Ri et R2 forment ensemble, avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés un groupe Cs-s-cycloalkyle éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes, identiques ou différents l'un de l'autre, choisis parmi un groupe Ci_6-alkyle et un groupe R4 tel que défini précédemment ;
à titre d'additif anti-suies pour un carburant.
2. Utilisation selon la revendication 1 , le carburant étant un carburant d'aviation.
3. Utilisation selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle :
- Ri et R2 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe choisi parmi : 0 un atome d'hydrogène ;
0 un groupe Ci_2o-alkyle ou C2-2o-alcényle, en particulier Ci_i2-alkyle ou C2-i2-alcényle, linéaire ou ramifié, lesdits groupes pouvant être interrompus par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements
-0-C(0)-0- et/ou un ou plusieurs groupements -C(0)0-; 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 ;
- ou bien, Ri et R2 forment ensemble, avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés un groupe Cs-s-cycloalkyle, en particulier cyclohexyle, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes choisis parmi un groupe Ci_4-alkyle et un groupe carbonate cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier carbonate d'éthylène ;
ledit carbonate cyclique, en particulier carbonate d'éthylène, pouvant être lui-même éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes Ci_4-alkyle.
4. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle :
- Ri et R2 représentent, indépendamment l'un de l'autre, un groupe choisi parmi :
0 un atome d'hydrogène ;
0 un groupe Ci_4-alkyle ou C2_4-alcényle, linéaire ou ramifié, en particulier méthyle ou éthylène ; et
0 un groupe -CH2-OR3, dans lequel R3 réprésente :
- un atome d'hydrogène, ou
- un groupe A-R5, dans lequel :
A représente une liaison covalente, un groupe -C(O)- ou un groupe -C(0)-0- ; et
RÔ représente un groupe Ci_i2-alkyle, en particulier Ci_s-alkyle, linéaire ou ramifié, éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements -0-C(0)-0- et/ou un ou plusieurs groupements -C(0)0- ; 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 Ci_4-alkyle ;
- ou bien, Ri et R2 forment ensemble, avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés un groupe Cs-s-cycloalkyle, en particulier cyclohexyle, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes choisis parmi un groupe Ci_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 Ci_4-alkyle.
5. Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle Ri et R2, identiques, représentent un atome d'hydrogène ou un groupe Ci_4-alkyle, en particulier un groupe méthyle.
6. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle :
- l'un des Ri et R2 représente un atome d'hydrogène ; et
- - l'autre des Ri et R2 représente un groupe Ci_2o-alkyle ou C2_2o-alcényle, en particulier Ci_i2-alkyle ou C2_i2-alcényle, linéaire ou ramifié, lesdits groupes éventuellement interrompus par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements -O-C(O)- O- et/ou un ou plusieurs groupements -C(0)0- ; et éventuellement substitués 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 Ci_4-alkyle.
7. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 et 6, ledit composé étant de formule :
Figure imgf000026_0001
dans laquelle R3 représente un groupe choisi parmi :
- un atome d'hydrogène ; et
- un groupe -A-R5, dans lequel :
0 A représente une liaison covalente, un groupe -C(O)- ou un groupe
-C(0)-0- ; et
0 5 représente un groupe Ci_i2-alkyle, en particulier Ci_8-alkyle, linéaire ou ramifié, éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements -0-C(0)-0- et/ou un ou plusieurs groupements -C(0)0- ; 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 Ci_4-alkyle.
8. Utilisation selon la revendication précédente, dans laquelle R3 intègre au moins un motif polyéther, en particulier un motif ~~ (~X— O—j~n
dans lequel :
- X, identiques ou différents, représentent un groupe Ci-4-alkylène, en particulier Ci_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.
9. Utilisation selon la revendication 7 ou 8, ledit composé étant de formule (Ia-i) :
Figure imgf000027_0001
dans laquelle :
- Y représente un groupe Ci_4-alkyle, en particulier un 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 en revendication 8.
10. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, ledit composé étant de formule (Ia-ii) :
Figure imgf000027_0002
dans laquelle B représente 0 une liaison covalente, ou
0 un groupe Ci_io-alkylène, en particulier Ci_7-alkylène, linéaire ou ramifié, éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes d'oxygène, un ou plusieurs groupements -0-C(0)-0- et/ou un ou plusieurs groupements -C(0)0-,
en particulier B représente un motif polyéther, en particulier un motif
avec X et n étant tels que définis en revendication 8.
1 1. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, ledit composé étant de formule (Ib) :
Figure imgf000028_0001
dans laquelle R7 représente un groupe choisi parmi :
0 un atome d'hydrogène,
0 un groupe Ci_4-alkyle, et
0 un groupe carbonate cyclique de 4 à 6 chaînons, en particulier carbonate d'éthylène, éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes Ci_4-alkyle, en particulier méthyle.
12. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, ledit composé de formule (I) étant choisi parmi les composés suivants :
Figure imgf000028_0002
-27-
Figure imgf000029_0001
Figure imgf000030_0001
n°13
n°14
n°15
n°16
13. Composition de carburant, en particulier carburant d'aviation, comprenant au moins un composé de formule (I) tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.
14. Réceptacle contenant une composition de carburant telle que définie en revendication 13, ledit réceptacle étant en particulier un réservoir de carburant d'un engin de locomotion aérienne ou terrestre.
15. Engin de locomotion aérienne ou terrestre, en particulier avion, comportant un réservoir de carburant tel que défini en revendication 14.
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