制備可用于從氣體流去除酸性氣體的鏈烷醇胺的方法與流程

技術(shù)特征：

1.一種用于制備式I的鏈烷醇胺化合物和/或式II的鏈烷醇胺化合物或者它們的鹽的方法：

其中：R₁和R₂獨(dú)立地選自氫、C₁-C₈直鏈或支鏈烷基基團(tuán)、C₂-C₈直鏈或支鏈烯基基團(tuán)、C₃-C₈環(huán)烷基基團(tuán)、C₆-C₁₀芳基基團(tuán)、3-10元雜環(huán)基團(tuán)、多糖基團(tuán)、聚環(huán)氧乙烷基團(tuán)，或者R₁和R₂與它們連接的氮原子一起形成雜環(huán)基團(tuán)，其中所述烷基基團(tuán)、烯基基團(tuán)、環(huán)烷基基團(tuán)、芳基基團(tuán)和雜環(huán)基團(tuán)未被取代或者可被一至三個(gè)選自以下的基團(tuán)取代：C₁-C₆烷氧基、C₂-C₈烷氧基烷氧基、C₃-C₈環(huán)烷基、C₆-C₁₀芳基、3-10元雜環(huán)基、C₇-C₁₀芳烷基、3-10元雜環(huán)基-C₁-C₄烷基、-OH、-CH₂CH(OH)CH₂(OH)、-CH(CH₂OH)₂或-NR₃R₄，其中R₃和R₄獨(dú)立地選自氫或C₁-C₆直鏈或支鏈烷基基團(tuán)；

所述方法包括以下步驟：

i)在甘油與碳酸二甲酯的一鍋反應(yīng)中制備縮水甘油，所述一鍋反應(yīng)在100℃至160℃的溫度下，以1:4至1:10的甘油與碳酸二甲酯摩爾比，在具有下式的離子液體催化劑存在下進(jìn)行：

[Cat⁺][X^-]

其中：[Cat⁺]表示一種或更多種陽(yáng)離子種類，

[X^-]表示一種或更多種陰離子種類；

ii)使步驟i)的產(chǎn)物與式III的胺反應(yīng)，

其中：R₁和R₂如對(duì)式I和II所定義。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟i)中的甘油與碳酸二甲酯摩爾比為1:5至1:8。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述步驟i)中的反應(yīng)在110℃至140℃的溫度下進(jìn)行。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述步驟i)中的反應(yīng)在115℃至130℃的溫度下進(jìn)行。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述步驟i)中的反應(yīng)在115℃至125℃的溫度下進(jìn)行。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述步驟i)中的離子液體催化劑的量基于甘油計(jì)為至少5摩爾％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述步驟i)中形成的縮水甘油不從所述反應(yīng)混合物中分離出來(lái)就在步驟ii)中與式III的胺反應(yīng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述步驟i)中形成的縮水甘油在步驟ii)中與式III的胺反應(yīng)之前先從所述反應(yīng)混合物中分離出來(lái)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中縮水甘油是使用液-液萃取從所述反應(yīng)混合物中分離出來(lái)，并且縮水甘油優(yōu)先地被萃取到有機(jī)相中。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述液體萃取是用乙酸乙酯進(jìn)行，并且縮水甘油優(yōu)先地被萃取到乙酸乙酯有機(jī)相中。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中縮水甘油是使用共沸蒸餾從所述反應(yīng)混合物中分離出來(lái)。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中共沸蒸餾是使用枯烯來(lái)進(jìn)行。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中從共沸蒸餾獲得的縮水甘油-枯烯混合物直接用于在步驟ii)中與式III的胺反應(yīng)。

14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任一項(xiàng)所述的方法，其中縮水甘油以分批方式加入到式III的胺以在步驟ii)中反應(yīng)。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中縮水甘油滴加到式III的胺以在步驟ii)中反應(yīng)。

16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述步驟ii)中的反應(yīng)在10℃至100℃的溫度下進(jìn)行。

17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述步驟ii)中的反應(yīng)在30℃至70℃的溫度下進(jìn)行。

18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述步驟ii)中的反應(yīng)在40℃至60℃、例如50℃的溫度下進(jìn)行。

19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中的任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括從所述步驟ii)的產(chǎn)物混合物中分離式I和/或式II的鏈烷醇胺化合物。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述式I和/或式II的鏈烷醇胺化合物通過(guò)蒸餾分離。

21.根據(jù)權(quán)利要求1至20中的任一項(xiàng)所述的方法，其中R₁和R₂獨(dú)立地選自氫、C₁-C₈直鏈或支鏈烷基基團(tuán)、C₂-C₈直鏈或支鏈烯基基團(tuán)、C₃-C₈環(huán)烷基基團(tuán)、C₆-C₁₀芳基基團(tuán)、3-10元雜環(huán)基團(tuán)，或者R₁和R₂與它們連接的氮原子一起形成雜環(huán)基團(tuán)，其中所述烷基基團(tuán)、烯基基團(tuán)、環(huán)烷基基團(tuán)、芳基基團(tuán)和雜環(huán)基團(tuán)未被取代或者可被一至三個(gè)選自以下的基團(tuán)取代：C₁-C₆烷氧基、C₂-C₈烷氧基烷氧基、C₃-C₈環(huán)烷基、C₆-C₁₀芳基、3-10元雜環(huán)基、C₇-C₁₀芳烷基、3-10元雜環(huán)基-C₁-C₄烷基、-OH、-CH₂CH(OH)CH₂(OH)、-CH(CH₂OH)₂或-NR_yR_z，其中R_y和R_z獨(dú)立地選自氫或C₁-C₆直鏈或支鏈烷基基團(tuán)。

22.根據(jù)權(quán)利要求1至21中的任一項(xiàng)所述的方法，其中R₁和R₂獨(dú)立地選自氫、C₁-C₆直鏈或支鏈烷基基團(tuán)、C₃-C₆環(huán)烷基基團(tuán)、C₆-C₁₀芳基基團(tuán)、3-8元雜環(huán)基團(tuán)，或者R₁和R₂與它們連接的氮原子一起形成雜環(huán)基團(tuán)，其中所述烷基基團(tuán)、環(huán)烷基基團(tuán)、芳基基團(tuán)、雜環(huán)基團(tuán)未被取代或者可被一至三個(gè)選自以下的基團(tuán)取代：C₁-C₆烷氧基、C₂-C₈烷氧基烷氧基、C₃-C₆環(huán)烷基、C₆-C₁₀芳基、3-10元雜環(huán)基、C₇-C₁₀芳烷基、3-10元雜環(huán)基-C₁-C₄烷基、-OH、-CH₂CH(OH)CH₂(OH)、-CH(CH₂OH)₂或-NR_yR_z，其中R_y和R_z獨(dú)立地選自氫或C₁-C₆直鏈或支鏈烷基基團(tuán)。

23.根據(jù)權(quán)利要求1至22中的任一項(xiàng)所述的方法，其中R₁和R₂獨(dú)立地選自氫、C₁-C₆直鏈或支鏈烷基基團(tuán)、C₃-C₆環(huán)烷基基團(tuán)、C₆-C₁₀芳基基團(tuán)、3-8元雜環(huán)基團(tuán)，或者R₁和R₂與它們連接的氮原子一起形成雜環(huán)基團(tuán)，其中所述烷基基團(tuán)、環(huán)烷基基團(tuán)、芳基基團(tuán)、雜環(huán)基團(tuán)未被取代或者可被一至三個(gè)選自以下的基團(tuán)取代：C₁-C₆烷氧基、C₂-C₈烷氧基烷氧基、C₃-C₆環(huán)烷基、C₆-C₁₀芳基、3-8元雜環(huán)基、-OH、-CH₂CH(OH)CH₂(OH)、-CH(CH₂OH)₂或-NR_yR_z，其中R_y和R_z獨(dú)立地選自氫或C₁-C₆直鏈或支鏈烷基基團(tuán)。

24.根據(jù)權(quán)利要求1至23中的任一項(xiàng)所述的方法，其中R₁和R₂獨(dú)立地選自氫和C₁-C₆直鏈或支鏈烷基基團(tuán)，或者R₁和R₂與它們連接的氮原子一起形成雜環(huán)基團(tuán)，其中所述烷基基團(tuán)或者所述雜環(huán)基團(tuán)未被取代或者可被一至三個(gè)選自以下的基團(tuán)取代：C₁-C₆烷氧基、C₂-C₈烷氧基烷氧基、C₃-C₆環(huán)烷基、C₆-C₈芳基、3-8元雜環(huán)基、-OH、-CH₂CH(OH)CH₂(OH)、-CH(CH₂OH)₂或-NR_yR_z，其中R_y和R_z獨(dú)立地選自氫或C₁-C₆直鏈或支鏈烷基基團(tuán)。

25.根據(jù)權(quán)利要求1至24中的任一項(xiàng)所述的方法，其中R₁和R₂獨(dú)立地選自氫和C₁-C₆直鏈或支鏈烷基基團(tuán)，其中所述烷基基團(tuán)未被取代或者可被一至三個(gè)選自以下的基團(tuán)取代：C₃-C₆環(huán)烷基、C₆-C₈芳基、-OH和-NR_yR_z，其中R_y和R_z獨(dú)立地選自氫或C₁-C₆直鏈或支鏈烷基基團(tuán)。

26.根據(jù)權(quán)利要求1至25中的任一項(xiàng)所述的方法，其中R₁和R₂獨(dú)立地選自氫和C₁-C₆直鏈或支鏈烷基基團(tuán)，其中所述烷基基團(tuán)未被取代或者可被一至三個(gè)選自以下的基團(tuán)取代：-OH和-NR_yR_z，其中R_y和R_z獨(dú)立地選自氫或C₁-C₆直鏈或支鏈烷基基團(tuán)。

27.根據(jù)權(quán)利要求1至20中的任一項(xiàng)所述的方法，其中R₁選自多糖基團(tuán)或聚環(huán)氧乙烷基團(tuán)。

28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中R₁源自殼聚糖多糖。

29.根據(jù)權(quán)利要求1至28中的任一項(xiàng)所述的方法，其中[Cat⁺]包含選自以下的陽(yáng)離子種類：銨、苯并咪唑鎓、苯并呋喃鎓、苯并噻吩鎓、苯并三唑鎓、硼鎓、噌啉鎓、二氮雜雙環(huán)癸烯鎓、二氮雜雙環(huán)壬烯鎓、1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷鎓、二氮雜雙環(huán)十一烯鎓、二噻唑鎓、呋喃鎓、胍鎓、咪唑鎓、吲唑鎓、吲哚啉鎓、吲哚鎓、嗎啉鎓、氧雜硼鎓、氧雜磷鎓、噁嗪鎓、噁唑鎓、異噁唑鎓、氧代噻唑鎓、磷鎓、鏻鎓、二氮雜萘鎓、哌嗪鎓、哌啶鎓、吡喃鎓、吡嗪鎓、吡唑鎓、噠嗪鎓、吡啶鎓、嘧啶鎓、吡咯烷鎓、吡咯鎓、喹唑啉鎓、喹啉鎓、異喹啉鎓、喹喔啉鎓、奎寧環(huán)鎓、硒唑鎓、锍鎓、四唑鎓、噻二唑鎓、異噻二唑鎓、噻嗪鎓、噻唑鎓、異噻唑鎓、噻吩鎓、硫脲鎓、三嗪鎓、三唑鎓、異三唑鎓和脲鎓。

30.根據(jù)權(quán)利要求1至29中的任一項(xiàng)所述的方法，其中[Cat⁺]包含選自以下的無(wú)環(huán)陽(yáng)離子：

[N(R^a)(R^b)(R^c)(R^d)]⁺、[P(R^a)(R^b)(R^c)(R^d)]⁺和[S(R^a)(R^b)(R^c)]⁺，

其中：R^a、R^b、R^c和R^d各自獨(dú)立地選自C₁-C₃₀直鏈或支鏈烷基基團(tuán)、C₃-C₈環(huán)烷基基團(tuán)或C₆-C₁₀芳基基團(tuán)；并且其中所述烷基基團(tuán)、環(huán)烷基基團(tuán)或芳基基團(tuán)未被取代或者可被一個(gè)至三個(gè)選自以下的基團(tuán)取代：C₁-C₆烷氧基、C₂-C₁₂烷氧基烷氧基、C₃-C₈環(huán)烷基、C₆-C₁₀芳基、C₇-C₁₀烷芳基、C₇-C₁₀芳烷基、-CN、-OH、-SH、-NO₂、-CO₂R^x、-OC(O)R^x、-C(O)R^x、-C(S)R^x、-CS₂R^x、-SC(S)R^x、-S(O)(C₁-C₆)烷基、-S(O)O(C₁-C₆)烷基、-OS(O)(C₁-C₆)烷基、-S(C₁-C₆)烷基、-S-S(C₁-C₆烷基)、-NR^xC(O)NR^yR^z、-NR^xC(O)OR^y、-OC(O)NR^yR^z、-NR^xC(S)OR^y、-OC(S)NR^yR^z、-NR^xC(S)SR^y、-SC(S)NR^yR^z、-NR^xC(S)NR^yR^z、-C(O)NR^yR^z、-C(S)NR^yR^z、-NR^yR^z或者雜環(huán)基團(tuán)，其中R^x、R^y和R^z獨(dú)立地選自氫或C₁-C₆烷基。

31.根據(jù)權(quán)利要求1至30中的任一項(xiàng)所述的方法，其中[Cat⁺]包含選自以下的芳族雜環(huán)陽(yáng)離子種類：苯并咪唑鎓、苯并呋喃鎓、苯并噻吩鎓、苯并三唑鎓、噌啉鎓、二氮雜雙環(huán)癸烯鎓、二氮雜雙環(huán)壬烯鎓、二氮雜雙環(huán)十一烯鎓、二噻唑鎓、咪唑鎓、吲唑鎓、吲哚啉鎓、吲哚鎓、噁嗪鎓、噁唑鎓、異噁唑鎓、氧雜噻唑鎓、二氮雜萘鎓、吡嗪鎓、吡唑鎓、噠嗪鎓、吡啶鎓、嘧啶鎓、喹唑啉鎓、喹啉鎓、異喹啉鎓、喹喔啉鎓、四唑鎓、噻二唑鎓、異噻二唑鎓、噻嗪鎓、噻唑鎓、異噻唑鎓、三嗪鎓、三唑鎓和異三唑鎓。

32.根據(jù)權(quán)利要求1至31中的任一項(xiàng)所述的方法，其中[Cat⁺]包含選自環(huán)銨、1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷鎓、嗎啉鎓、環(huán)鏻鎓、哌嗪鎓、哌啶鎓、奎寧環(huán)鎓和環(huán)锍鎓的飽和雜環(huán)陽(yáng)離子。

33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中[Cat⁺]包含具有下式的飽和雜環(huán)陽(yáng)離子：

34.根據(jù)權(quán)利要求1至33中的任一項(xiàng)所述的方法，其中[X^-]包含一種或多種選自以下的陰離子：氫氧根、鹵根、過(guò)鹵根、假鹵根、硫酸根、亞硫酸根、磺酸根、磺酰亞胺根、磷酸根、亞磷酸根、膦酸根、甲基化物根、硼酸根、羧酸根、唑根、碳酸根、氨基甲酸根、硫代磷酸根、硫代羧酸根、硫代氨基甲酸根、硫代碳酸根、黃原酸根、硫代磺酸根、硫代硫酸根、硝酸根、亞硝酸根、過(guò)氯酸根、鹵素金屬酸根、氨基酸根和硼酸根。

35.根據(jù)權(quán)利要求1至34中的任一項(xiàng)所述的方法，其中[X^-]包含選自[CO₃]^2-、[HCO₃]^-、[MeCO₃]^-、[OH]^-和[SH]^-的陰離子。

36.根據(jù)權(quán)利要求1至28中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述離子液體是三丁基甲基甲基碳酸銨。

37.根據(jù)權(quán)利要求1至28中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述離子液體是1-丁基-1-甲基甲基碳酸吡咯烷鎓。

38.根據(jù)權(quán)利要求1至28中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述離子液體是四甲基氫氧化銨。

39.根據(jù)權(quán)利要求1至38中的任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括以下步驟：

iii)使含有CO₂和/或H₂S的氣體流與步驟ii)中制備的式I的鏈烷醇胺化合物和/或式II的鏈烷醇胺化合物或者它們的鹽接觸；以及

iv)獲得與步驟iii)的含有CO₂和/或H₂S的氣體流相比CO₂和/或H₂S含量降低的經(jīng)處理的氣體流。

40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述式I和/或II的鏈烷醇胺化合物以溶液的形式提供。

41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述溶液中的所述式I和/或II的鏈烷醇胺化合物的總量為20重量％至70重量％。

42.根據(jù)權(quán)利要求40或權(quán)利要求41所述的方法，其中所述溶液中的所述鏈烷醇胺化合物的總量為30重量％至60重量％，例如40重量％。

43.根據(jù)權(quán)利要求40至42中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述溶液是水溶液。

44.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述鏈烷醇胺化合物以被載體擔(dān)載的形式提供。

45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述載體是基于膜的載體。

46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述載體是基于聚醚砜的載體。

47.根據(jù)權(quán)利要求39至46中的任一項(xiàng)所述的方法，其中接觸步驟iii)在10至80℃的溫度下進(jìn)行。

48.根據(jù)權(quán)利要求39至47中的任一項(xiàng)所述的方法，其中接觸步驟iii)在20至60℃的溫度下進(jìn)行。

49.根據(jù)權(quán)利要求39至48中的任一項(xiàng)所述的方法，其中接觸步驟iii)在30至50℃的溫度下進(jìn)行。

50.根據(jù)權(quán)利要求39至49中的任一項(xiàng)所述的方法，其中接觸步驟iii)在100至2000kPa的壓力下進(jìn)行。

51.根據(jù)權(quán)利要求39至50中的任一項(xiàng)所述的方法，其中接觸步驟iii)在200至1000kPa的壓力下進(jìn)行。

52.根據(jù)權(quán)利要求39至51中的任一項(xiàng)所述的方法，其中接觸步驟iii)在500kPa的壓力下進(jìn)行。

53.根據(jù)權(quán)利要求39至52中的任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括通過(guò)施加減壓來(lái)分離在接觸步驟iii)中被所述式I和/或II的鏈烷醇胺化合物吸收的CO₂和/或H₂S。

54.根據(jù)權(quán)利要求39至53中的任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括通過(guò)用蒸汽進(jìn)行氣提來(lái)分離在接觸步驟iii)中被所述式I和/或II的鏈烷醇胺化合物吸收的CO₂和/或H₂S。

55.通過(guò)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所限定的方法制備的式I和/或式II的鏈烷醇胺化合物用于從含CO₂和/或H₂S的氣體流去除CO₂和/或H₂S的用途。

56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的用途，其中所述氣體流為含甲烷的氣體流。

57.根據(jù)權(quán)利要求55或權(quán)利要求56所述的用途，其中所述氣體流為天然氣氣體流。

58.根據(jù)權(quán)利要求55所述的用途，其中所述氣體流為源自生物氣的氣體流。

59.根據(jù)權(quán)利要求55所述的用途，其中所述氣體流為煙道氣氣體流。

60.根據(jù)權(quán)利要求55所述的用途，其中所述氣體流為生命支持系統(tǒng)的呼吸氣體流。