[发明专利]离子液体组合物

说明书

技术领域

本申请涉及离子液体。特别地，本申请涉及包含用于制备芳香族羧酸(例如对苯二甲酸)的组合物的离子液体。

定义

在本申请的内容中，术语“离子液体”表示包括阴离子和阳离子配对的分子组合物，该阴离子和阳离子配对通过包括但不限于静电、共价或半共价键的方式彼此相互作用，且该组合物在预设的温度和压力时处于包括但不限于液体、半固体、粘性物质或其混合物的相，与该组合物在常规温度和压力时的存在相无关。

背景技术

离子液体是由离子构成的液体，其在约100℃或低于100℃时是流体。离子液体也称作室温熔融盐，具有作为电解质(electrolyte)用于多种电化学设备(例如锂蓄电池、太阳能电池、螺线管、双层电容器等)、作为反应媒介和作为催化剂用于有机合成的潜在用途。

离子液体也用于广泛多种用途。近来，已经提出烷基离子液体作为促进剂用于制备芳香族羧酸(例如对苯二甲酸)中。

对苯二甲酸是具有式C₆H₄(COOH)₂的有机化合物。这种无色固体是商品化学品，作为前体用于聚酯PET，用于制备服装和塑料瓶。在1970年的全世界产量约为175万吨。到2006年时，全球纯对苯二甲酸(PTA)需求量超过3000万吨。在聚对苯二甲酸丁二醇酯和几种其他工程聚合物的制备中对对苯二甲酸存在较少的但仍然显著的需求。

美国专利号7985875建议了一种通过液相氧化制备芳香族羧酸的方法，包括将具有两个或三个C1-C4烷基、羟烷基或甲酸基的苯或萘化合物与含氧气体在羧酸溶剂、催化剂和促进剂的存在下在反应区中接触，该促进剂是包括选自由1-烷基吡啶阳离子和1,3-二烷基咪唑阳离子构成的组的有机阳离子和基本上由溴离子或碘离子构成的阴离子的离子液体。然而，尽管这种已知的烷基离子液体在制备对苯二甲酸中用作促进剂，但其不能减少杂质(例如4-羧基-苯甲醛(4-CBA))的生成。

减少对苯二甲酸中的4-CBA杂质是非常重要的。4-CBA在PET聚合工艺过程中用作链终止剂，因此所需的PET分子量可能无法达到。

因此，需要开发包含不仅能够溶解对苯二甲酸和4-CBA，还能溶解各种其他中间产物和副产物的组合物的离子液体，由此减少杂质的生成并制备纯态的芳香族羧酸(例如对苯二甲酸)。

发明目的

此处至少一种实施方案满足的本申请的一些目的如下：

本申请的一个目的是提供包含离子液体的组合物，其能够在制备对苯二甲酸中用作助溶剂和促进剂。

本申请的另一个目的是提供包含离子液体的组合物，其在用于制备芳香族羧酸时能够减少杂质(例如4-CBA)的生成。

本申请的另一个目的是提供在离子液体存在下制备对苯二甲酸的方法。

本申请的另一个目的是提供能够以连续方式进行的制备对苯二甲酸的方法。

本申请的另一个目的是提供一种制备对苯二甲酸的方法，其中离子液体的热氧化损失最小化。

本申请的另一个目的是提供一种制备对苯二甲酸的方法，其中离子液体和催化剂被回收和循环利用。

发明内容

依照本申请，提供了一种用于制备芳基羧酸的组合物，该组合物包括：

‐至少一种式I的离子液体，其含量为该组合物总质量的0.05-50％；

其中，

Ar是被取代或未被取代的芳基，

Z是(CH₂)_n，其中n是0-10的整数，

Q⁺是有机阳离子，选自由以下构成的组：季铵鎓(quaternary ammonium)、胆碱鎓(cholinium)、锍鎓(sulfonium)、鏻鎓(phosphonium)、胍鎓(guanidinium)、咪唑鎓(imidazolium)、吡啶鎓(pyridinium)、吡咯烷鎓(pyrrolidinium)、吗啉鎓(morpholinium)、喹啉鎓(quinolinium)、异喹啉鎓(isoquinolium)、吡唑鎓(pyrazolium)和哌啶鎓(piperidinium)；

R是C₁-C₂₀直链或支链烷基或Ar-Z，

A^-是阴离子，选自由以下构成的组：氯离子、溴离子、氟离子、碘离子、甲磺酸根、甲苯磺酸根(tosylates)、硫酸根、烷基磺酸根、磷酸根、膦酸根、烷基磷酸根、硝酸根、亚硝酸根、碳酸根、乙酸根、碳酸氢根、氢氧根和氧离子；