[发明专利]三烷基膦离子液体、其制备方法和使用三烷基膦离子液体的烷基化方法

说明书

描述了具有下式的三烷基卤铝酸盐化合物：其中R¹、R²和R³相同或不同，且各自独立地选自C₁‑C₈烃基；X选自F、Cl、Br、I或其组合。还描述了并入了三烷基卤铝酸盐化合物的离子液体催化剂组合物，制备三烷基卤铝酸盐化合物的方法，以及并入三烷基卤铝酸盐化合物的烷基化方法。

优先权声明

本申请要求2016年6月7日提交的美国申请62/346,813的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

背景技术

烷基化通常用于将轻质烯烃(例如烯烃如丙烯和丁烯的混合物)与异丁烷混合以产生相对高辛烷值的支链链烷烃燃料，包括异庚烷和异辛烷。类似地，可以使用芳族化合物如苯代替异丁烷进行烷基化反应。当使用苯时，由烷基化反应得到的产物是烷基苯(例如乙苯，异丙基苯，十二烷基苯等)。

链烷烃与烯烃的烷基化用于生产汽油的烷基化物可以使用各种催化剂。催化剂的选择取决于生产者所希望的最终产品。典型的烷基化催化剂包括浓硫酸或氢氟酸。然而，硫酸和氢氟酸是危险和腐蚀性的，并且它们在工业方法中的使用需要各种环境控制。

固体催化剂也用于烷基化。通过在催化剂表面上吸附焦炭前体，固体催化剂更容易失活。

酸性离子液体可用作烷基化方法中常用的强酸催化剂的替代物。离子液体是由阳离子和阴离子组成的盐，其通常在100℃以下熔化。离子液体基本上是液态的盐，并描述于US 4,764,440、5,104,840和5,824,832中。对于不同的离子液体，性质变化很大，并且离子液体的使用取决于给定离子液体的性质。取决于离子液体的有机阳离子和阴离子，离子液体可具有非常不同的性质。

离子液体提供优于其他催化剂的优点，包括比HF之类的催化剂腐蚀性小，并且是非挥发性的。

尽管离子液体催化剂可以非常活泼，但烷基化反应需要在低温下进行，通常在-10℃至30℃之间，以使烷基化物质量最大化。这需要冷却反应器和反应器进料，这以附加设备和能量的形式增加了使用离子液体的烷基化方法的大量成本。用于烷基化的最常见的离子液体催化剂前体包括与氯铝酸根阴离子(Al₂Cl₇^-)偶联的咪唑或吡啶基阳离子。

使用季卤铝酸盐离子液体的烷基化方法是已知的，例如，US9,156,028和9,156,747，以及US 2014/0213435。这些专利和申请涵盖了下式的四烷基离子液体催化剂：

在一些实施方案中，R⁵-R⁸包含具有4至12个碳原子的烷基，R⁵-R⁷是相同的烷基，R⁸不同于R⁵-R⁷并且包含更多的碳原子，X是卤素。在其他实施方案中，R⁵-R⁷相同并且包含具有1-8个碳原子的烷基，R⁸不同于R⁵-R⁷且包含具有4-12个碳原子的烷基，X是卤素。季卤铝酸盐离子液体成功地用于在高于或接近环境温度下产生高辛烷值产物。然而，这些离子液体在25℃下的粘度范围为50至115cSt。这可能高于某些应用中的要求。

因此，需要具有比季卤铝酸盐离子液体更低粘度的离子液体，其产生高辛烷值烷基化物，并且不需要在更极端条件下如制冷下操作。

附图说明

图1是本发明烷基化方法的一个实施方案的说明。

发明内容

本发明的一个方面是三烷基卤铝酸盐化合物。在一个实施方案中，三烷基卤铝酸盐化合物具有下式：