WO2006108861A2 - Löslichkeit von cellulose in ionischen flüssigkeiten unter zugabe von aminbase - Google Patents

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WO2006108861A2
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Definitions

  • the present invention relates to a solution of cellulose and an ionic liquid as solvent, process for their preparation and their use.
  • Cellulose is a very versatile raw material.
  • cellulose is the most important constituent of the fiber raw materials, in particular cotton.
  • Cellulose can be used unchanged or after physical or chemical treatment. For the two latter cases, it is advantageous if cellulose is present in a solvent in as completely dissolved form as possible. However, cellulose is insoluble in most solvents.
  • cellulose is soluble as a copper-chelate complex. By precipitation of the cellulose, the so-called regenerated cellulose can be obtained.
  • copper solutions are poorly suited to serve as a solvent for cellulose in their physical or chemical treatment.
  • US-A 1,943,176 describes the dissolution of cellulose in benzylpyridinium chloride.
  • Benzylpyridinium chloride which is an example of an ionic liquid, is a salt which, even at comparatively low temperatures, is present in molten form and thus as a liquid.
  • Ionic liquids gain as a solvent, e.g. in carrying out chemical reactions, increasingly important.
  • Ionic liquids already in liquid state at room temperature are described, for example, by KN Marsh et al., Fluid Phase Equilibria 219 (2004), 93-98 and JG Huddieston et al., Green Chemistry 2001, 3, 156-164.
  • DE-A 102 02 838 describes the use of ionic liquids for the separation of acids from chemical mixtures.
  • the object is achieved by a solution containing cellulose, an ionic liquid containing anions and cations as solvent and 6 to 30 wt .-% of a nitrogen-containing base based on the total weight of the solution.
  • the cellulose to be dissolved may be derived, for example, from regenerated cellulose, fibrous cellulose, wood fibers, linter, cotton or paper.
  • cellulose be completely dissolved at more than 1% by weight based on the total weight of the solution. More preferably, more than 3% by weight, more preferably more than 5% by weight, and most preferably at least 7% by weight, based on the total weight of the solution, will be completely dissolved.
  • ionic liquids are preferably salts of the general formula
  • n 1, 2, 3 or 4
  • [A] + is a quaternary ammonium cation, an oxonium cation, a sulfonium cation or a phosphonium cation
  • [Y] n ⁇ is a one- or two-membered cation -, tri- or tetravalent anion stands;
  • [A 1 J + , [A 2 J + and [A 3 J + are independently selected from the groups mentioned for [A] + , [Y] n ⁇ has the meaning given under (A) and [M 1 J + , [M 2 J + , [M 3 J + monovalent metal cations, [M 4 J 2+ divalent metal cations and [M 5 J 3+ trivalent metal cations.
  • the ionic liquids have a melting point of less than 180 ° C. Further preferably, the melting point is in a range of -50 ° C to 150 ° C, more preferably in the range of -20 ° C to 120 ° C and further more preferably below 100 0 C.
  • Such compounds may contain oxygen, phosphorus, sulfur or in particular nitrogen atoms, for example at least one nitrogen atom, preferably 1-10 nitrogen atoms, particularly preferably 1-5, very particularly preferably 1-3 and in particular 1-2 nitrogen atoms.
  • nitrogen atom is a suitable carrier of the positive charge in the cation of the ionic liquid from which, in equilibrium, a proton or an alkyl radical can then be transferred to the anion to produce an electrically neutral molecule.
  • a cation can first be generated by quaternization on the nitrogen atom of, for example, an amine or nitrogen heterocycle.
  • the quaternization can be carried out by alkylation of the nitrogen atom.
  • salts with different anions are obtained.
  • this can be done in a further synthesis step.
  • the halide can be reacted with a Lewis acid to form a complex anion from halide and Lewis acid.
  • replacement of a halide ion with the desired anion is possible. This can be done by adding a metal salt to precipitate the metal halide formed, via an ion exchanger, or by displacing the halide ion with a strong acid (to release the hydrohalic acid). Suitable methods are, for example, in Angew. Chem. 2000, 112, p. 3926-3945 and the literature cited therein.
  • Suitable alkyl radicals with which the nitrogen atom in the amines or nitrogen heterocycles can be, for example, quaternized are C 1 - to C 8 -alkyl, preferably C 1 -to-C 1 -alkyl, particularly preferably C 1 -to-C 6 -alkyl and very particularly preferably methyl.
  • the alkyl group may be unsubstituted or have one or more identical or different substituents.
  • Heterocycle in particular a five-membered heterocycle containing at least one nitrogen atom and optionally an oxygen or sulfur atom has, particularly preferred are those compounds containing at least one five- to six-membered heterocycle having one, two or three nitrogen atoms and a sulfur or an oxygen atom, most preferably those having two nitrogen atoms. Further preferred are aromatic heterocycles.
  • Particularly preferred compounds are those which have a molecular weight below 1000 g / mol, very particularly preferably below 500 g / mol and in particular below 250 g / mol.
  • radical R is hydrogen, a carbon-containing organic, saturated or unsaturated, acyclic or cyclic, aliphatic, aromatic or araliphatic, unsubstituted or interrupted by 1 to 5 heteroatoms or functional groups radical having 1 to 20 carbon atoms;
  • radicals R 1 to R 9 independently of one another are hydrogen, a sulfo group or a carbon-containing organic, saturated or unsaturated, acyclic or cyclic, aliphatic, aromatic or araliphatic, unsubstituted or interrupted by 1 to 5 heteroatoms or functional groups Radical having 1 to 20 carbon atoms, wherein the radicals R 1 to R 9 , which in the abovementioned formulas (IV) are bonded to a carbon atom (and not to a heteroatom), may additionally also stand for halogen or a functional group; or
  • two adjacent radicals from the series R 1 to R 9 together also represent a divalent, carbon-containing organic, saturated or unsaturated, acyclic or cyclic, aliphatic, aromatic or araliphatic, unsubstituted or interrupted or substituted by 1 to 5 heteroatoms or functional groups Residue with 1 to 30 carbon atoms.
  • the carbon-containing group contains heteroatoms, oxygen, nitrogen, sulfur, phosphorus and silicon are preferable.
  • the radicals R 1 to R 9 are, in the cases in which these are attached in the abovementioned formulas (IV) to a carbon atom (and not to a heteroatom), also be bound directly via the heteroatom.
  • Fractional groups and heteroatoms can also be directly adjacent, so that combinations of several adjacent atoms, such as -O- (ether), -S- (thioether), -COO- (ester), -CONH- (secondary amide) or -CONR 1 - (tertiary amide), are included, for example, di (C 1 -C 4 alkyl) amino, C 1 -C 4 alkyloxycarbonyl or C 1 -C 4 acyloxy.
  • Halogens are fluorine, chlorine, bromine and iodine.
  • the radical R preferably stands for
  • N 1 N-di-Cr to C6 alkyl-amino such as N, N-dimethylamino and N 1 N-diethylamino.
  • R is not benzyl, allyl, ethyl or ethoxycarbonylmethyl when R 1 to R 5 is H.
  • the radical R particularly preferably represents unbranched and unsubstituted C 1 - to C 18 -alkyl, such as, for example, methyl, ethyl, 1-propyl, 1-butyl, 1-pentyl, 1-hexyl, 1-heptyl, 1-octyl, 1-decyl , 1-dodecyl, 1-tetradecyl, 1-hexadecyl, 1-octadecyl, especially for methyl, ethyl, 1-butyl and 1-octyl and for CH 3 O- (CH 2 CH 2 O) n -CH 2 CH 2 - and CH 3 CH 2 O- (CH 2 CH 2 O) n -CH 2 CH 2 - with n equal to 0 to 3.
  • C 1 - to C 18 -alkyl such as, for example, methyl, ethyl, 1-propyl, 1-butyl, 1-pentyl, 1-hexyl, 1-hept
  • radicals R 1 to R 9 are preferably each independently
  • aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted and / or interrupted by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more substituted or unsubstituted imino Ci di-Ci ⁇ alkyl;
  • aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted and / or interrupted by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more substituted or unsubstituted imino C 2 -Ci 8- alkenyl;
  • aryl optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkoxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted C 6 -C 2 -aryl;
  • Halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted five- to six-membered, oxygen, nitrogen and / or sulfur atoms containing heterocycle means; or
  • an unsaturated, saturated or aromatic optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles and optionally substituted by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more substituted or unsubstituted imino groups interrupted ring.
  • aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles d- to Ci 8 alkyl is preferably methyl, ethyl, 1-propyl, 2-propyl, 1-butyl, 2-butyl, 2-methyl-1-propyl (isobutyl), 2-methyl-2-propyl (tert-butyl), 1-pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl, 2-methyl-1-butyl , 3-methyl-1-butyl, 2-methyl-2-butyl, 3-methyl-2-butyl, 2,2-dimethyl-1-propyl, 1-hexyl, 2-hexyl, 3-hexyl, 2-methyl 1-pentyl, 3-methyl-1-pentyl, 4-methyl-1-pentyl, 2-methyl-2-pentyl, 3-methyl-2-pentyl, 4-methyl-2-pentyl, 2-methyl-3 pentyl,
  • C 2 optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles and / or interrupted by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more substituted or unsubstituted imino groups
  • aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted C 6 - to C 12 -aryl it is preferably phenyl, ToIyI, XyIyI, ⁇ -naphthyl, ß-naphthyl, 4th -Diphenylyl, chlorophenyl, dichlorophenyl, trichlorophenyl, difluorophenyl, methylphenyl, dimethylphenyl, trimethylphenyl, ethylphenyl, dimethylphenyl, / so-propylphenyl, tert-butylphenyl, dodecylphenyl, methoxyphenyl, dimethoxyphenyl, ethoxyphenyl, hexyloxyphenyl, methylnaphthyl, Isopropylnaph
  • aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted C 5 - to C 12 cycloalkyl is preferably cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl, cyclododecyl, methylcyclopentyl, dimethylcyclopentyl, methylcyclohexyl, dimethylcyclohexyl, diethylcyclohexyl, butylcyclohexyl, methoxycyclohexyl, dimethoxycyclohexyl, diethoxycyclohexyl, butylthio cyclohexyl, chlorocyclohexyl, dichlorocyclohexyl, dichlorocyclopentyl, C n F2 ( n- a ) - (ib) H2a-b with n ⁇ 30, 0 ⁇
  • An optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles substituted five- to six-membered, oxygen, nitrogen and / or sulfur atoms containing heterocycle is preferably furyl, thiophenyl, pyrryl, Pyridyl, indolyl, benzoxazolyl, dioxolyl, dioxo, benzimidazolyl, benzthiazolyl, dimethylpyridyl, methylquinolyl, dimethylpyrryl, methoxyfuryl, dimethoxypyridyl or difluoropyridyl.
  • Two adjacent radicals together form an unsaturated, saturated or aromatic, optionally substituted by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles and optionally substituted by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more several substituted or unsubstituted imino groups interrupted ring, it is preferably 1,3-propylene, 1,4-butylene, 1,5-pentylene, 2-oxa-1,3-propylene, 1-oxa-1,3- propylene, 2-oxa-1, 3-propylene, 1-oxa-1, 3-propenylene, 3-oxa-1,5-pentylene, 1-aza-1,3-propenylene, 1-Ci-C 4 alkyl 1-aza-1, 3-propenylene, 1,4-buta-1,3-dienylene, 1-aza-1, 4-buta-1,3-dienylene or 2-aza-1,4-buta-1 ,
  • radicals contain oxygen and / or sulfur atoms and / or substituted or unsubstituted imino groups
  • the number of oxygen and / or sulfur atoms and / or imino groups is not restricted. As a rule, it is not more than 5 in the radical, preferably not more than 4, and very particularly preferably not more than 3.
  • radicals R 1 to R 9 are each independently
  • Glycols, butylene glycols and their oligomers having from 1 to 100 units and a hydrogen or a C 1 to C 8 -alkyl end group, such as, for example, R A O- (CHR B -CH 2 -O) n -CHR B -CH 2 - or R A O- (CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O) n -CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O- with R A and R B is preferably hydrogen, methyl or ethyl and n is preferably 0 to 3, in particular 3 Oxabutyl, 3-oxapentyl, 3,6-dioxaheptyl, 3,6-dioxaoctyl, 3,6,9-trioxadecyl, 3,6,9-trioxa-undecyl, 3,6,9, 12-tetraoxatridecyl and 3,6 , 9,12-tetraoxatetradecyl;
  • N 1 N-di-Cr to C6 alkyl-amino such as N, N-dimethylamino and N 1 N-diethylamino.
  • the radicals R 1 to R 9 independently of one another are hydrogen or C 1 - to C 8 -alkyl, such as, for example, methyl, ethyl, 1-butyl, 1-pentyl, 1-hexyl, 1-heptyl, 1-octyl, for phenyl, for 2-hydroxyethyl, for 2-cyanoethyl, for 2- (methoxycarbonyl) ethyl, for 2- (ethoxycarbonyl) ethyl, for 2- (n-butoxycarbonyl) ethyl, for N, N-dimethylamino, for N, N -Diethylamino, for chlorine and for CH 3 O- (CH 2 CH 2 O) n - CH 2 CH 2 - and CH 3 CH 2 O- (CH 2 CH 2 O) n -CH 2 CH 2 - where n is 0 to 3.
  • Very particularly preferred pyridinium ions (IVa) are those in which
  • radicals R 1 to R 5 are methyl, ethyl or chlorine and the remaining radicals R 1 to R 5 are hydrogen;
  • R 3 is dimethylamino and the remaining radicals R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are hydrogen;
  • R 2 is carboxy or carboxamide and the remaining radicals R 1 , R 2 , R 4 and R 5
  • R 1 and R 2 or R 2 and R 3 is 1, 4-buta-1,3-dienylene and the remaining R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are hydrogen;
  • R 1 to R 5 are hydrogen
  • radicals R 1 to R 5 are methyl or ethyl and the remaining radicals R 1 to R 5 are hydrogen.
  • pyridinium ions (IVa) may be mentioned 1-methyl pyridinium, 1-ethylpyridinium, 1- (1-butyl) pyridinium, 1- (1-hexyl) pyridinium, 1- (1-octyl) pyridinium, 1 - (1-hexyl) -pyridinium, 1- (1-octyl) -pyridinium, 1- (1-dodecyl) -pyridinium,
  • R 1 to R 4 are hydrogen; or • one of the radicals R 1 to R 4 is methyl or ethyl and the remaining radicals R 1 to R 4 are hydrogen.
  • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl and R 2 to R 4 are independently hydrogen or methyl; or
  • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl
  • R 2 and R 4 are methyl and R 3 is hydrogen.
  • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl and R 2 to R 4 are independently hydrogen or methyl; • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl, R 2 and R 4 are methyl and R 3 is hydrogen;
  • R 1 to R 4 are methyl
  • R 1 to R 4 are methyl hydrogen.
  • R 1 is hydrogen, methyl, ethyl, 1-propyl, 1-butyl, 1-pentyl, 1-hexyl, 1-octyl, 2-hydroxyethyl or 2-cyanoethyl and R 2 to R 4 are independently hydrogen, methyl or ethyl ,
  • imidazolium ions which may be mentioned are 1-methylimidazolium, 1-ethylimidazolium, 1- (1-butyl) -imidazolium, 1- (1-octyl) -imidazolium, 1- (1-dodecyl) -imidazolium, 1- (1-Tetradecyl) -imidazolium, 1- (1-hexadecyl) -imidazolium, 1,3-dimethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1- (1-butyl) -3-methylimidazolium, 1- (1 Butyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1-hexyl) -3-methylimidazolium, 1- (1-hexyl) -3-ethylimidazolium, 1- (1-hexyl) -3-butylimidazolium, 1- (1-octyl)
  • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl and R 2 to R 4 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 to R 4 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 to R 6 are hydrogen or methyl.
  • R 1 is hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 2 to R 6 are independently of one another hydrogen or methyl.
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 3 to R 6 are independently hydrogen or methyl.
  • Imidazoliniumionen are those in which • R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl, ethyl, 1-butyl or phenyl, R 3 and R 4 are independently hydrogen, methyl or ethyl, and R 5 and R 6 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl or ethyl and R 3 to R 6 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 to R 3 are independently hydrogen, methyl or ethyl and R 4 to R 6 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 is hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 2 and R 3 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 3 is hydrogen, methyl or phenyl.
  • R 1 is hydrogen, methyl or ethyl
  • R 2 and R 3 are independently hydrogen or methyl, or R 2 and R 3 together are 1, 4-buta-1,3-dienylene.
  • R 1 is hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 2 to R 9 are independently of one another hydrogen or methyl.
  • IVt imidazolidinium ions
  • R 1 and R 4 are independently hydrogen, methyl, ethyl or phenyl and R 2 and R 3 and R 5 to R 8 are independently hydrogen or methyl.
  • R 1 to R 3 are independently C 1 to C 8 alkyl
  • R 1 and R 2 together are 1,5-pentylene or 3-oxa-1, 5-pentylene and R 3 is d-Cis-alkyl, 2-hydroxyethyl or 2-cyanoethyl.
  • ammonium ions may be mentioned methyl tri (1-butyl) -ammonium, N, N-dimethylpiperidinium and N, N-dimethylmorpholinium.
  • Examples of the tertiary amines from which the quaternary ammonium ions of the general formula (IVu) are derived by quaternization with the abovementioned radicals R are diethyl-n-butylamine, diethyl-tert-butylamine, diethyl-n-pentylamine, diethylhexylamine, Diethyloctylamine, diethyl (2-ethylhexyl) amine, di-n-propylbutylamine, di-n-propyl-n-pentylamine, di-n-propylhexylamine, di-n-propyloctylamine, di-n-propyl (2-ethyl - hexyl) amine, di-isopropylethylamine, di-iso-propyl-n-propylamine, di-isopropyl-butylamine, di-isopropylpentyl
  • Preferred tertiary amines are di-iso-propylethylamine, diethyl-tert-butylamine, diisopropyl-propylamine, di-n-butyl-n-pentylamine, N, N-di-n-butylcyclohexylamine and tertiary amines of pentyl isomers.
  • Particularly preferred tertiary amines are di-n-butyl-n-pentylamine and tertiary amines of pentyl isomers.
  • Another preferred tertiary amine having three identical residues is triallylamine.
  • R 1 to R 5 are methyl.
  • guanidinium ion (IVv) is N.N.N'.N'.lsr.N'-hexamethylguanidinium.
  • R 1 and R 2 are independently methyl, ethyl, 1-butyl or 1-octyl and R 3 is hydrogen, methyl, ethyl, acetyl, -SO 2 OH or -PO (OH) 2 ;
  • R 1 is methyl, ethyl, 1-butyl or 1-octyl
  • R 2 is a -CH 2 -CH 2 -OR 4 group and R 3 and R 4 are independently hydrogen, methyl, ethyl, acetyl, -SO 2 OH or -PO (OH) 2 ; or
  • R 1 is a -CH 2 -CH 2 -OR 4 group
  • R 2 is a -CH 2 -CH 2 -OR 5 group
  • R 3 to R 5 are independently hydrogen, methyl, ethyl, acetyl, -SO 2 OH or -PO (OH) 2 are.
  • Particularly preferred cholinium ions are those in which R 3 is selected from hydrogen, methyl, ethyl, acetyl, 5-methoxy-3-oxa-pentyl, 8-methoxy-3,6-dioxo-octyl, 11-methoxy 3,6,9-trioxa undecyl, 7-methoxy-4-oxa-heptyl, 11-methoxy-4,8-dioxa undecyl, 15-methoxy-4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-methoxy 5-oxa-nonyl, 14-methoxy-5,10-oxa-tetradecyl, 5-ethoxy-3-oxa-pentyl, 8-ethoxy-3,6-dioxo-octyl, 11-ethoxy-3,6,9- trioxa-undecyl, 7-ethoxy-4-oxa-hept
  • R 1 to R 3 are independently of one another C 1 -C 8 -alkyl, in particular butyl, isobutyl, 1-hexyl or 1-octyl.
  • the pyridinium ions, pyrazolinium, pyrazolium ions and imidazolinium and imidazolium ions are preferable.
  • ammonium ions are preferred.
  • the metal cations [M 1 J + , [M 2 J + , [M 3 J + , [M 4 J 2+ and [M 5 J 3+ ) mentioned in formulas (IIIa) to (MIj) are generally to metal cations of the 1st, 2nd, 6th, 7th, 8th, 9th, 10th, 11th, 12th and 13th group of the periodic table.
  • Suitable metal cations are, for example, Li + , Na + , K + , Cs + , Mg 2+ , Ca 2+ , Ba 2+ , Cr 3+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2 + , Ag + , Zn 2+ and Al 3+ .
  • the anion [Y] n of the ionic liquid is for example selected from
  • R a , R b , R c and R d are each independently hydrogen, C 1 -C 30 -alkyl, optionally interrupted by one or more non-adjacent oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more substituted or unsubstituted imino groups C 2 -C 8 alkyl, C 6 -C 4 aryl, C 5 -C 2 cycloalkyl or a five- to six-membered, oxygen-, nitrogen- and / or sulfur-comprising heterocycle, where two of them together form an unsaturated, form saturated or aromatic, optionally interrupted by one or more oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more unsubstituted or substituted imino groups ring, said radicals each additionally by functional groups, aryl, alkyl, aryloxy, alkoxy, halogen, Heteroatoms and / or heterocycles can be substituted.
  • aryl, alkyl, aryloxy, alkyloxy, halogen, heteroatoms and / or heterocycles CrCi 8 alkyl for example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl , Hexyl, heptyl, octyl, 2-ethylhexyl, 2,4,4-trimethylpentyl, decyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, octadecyl, 1,1-dimethylpropyl, 1,1-dimethylbutyl, 1,1,3,3 Tetramethylbutyl, benzyl, 1-phenylethyl, ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl, benzhydryl, p-tolylmethyl, 1- (p-butyl)
  • C 2 -C 8 -alkyl which is interrupted by one or more non-adjacent oxygen and / or sulfur atoms and / or one or more substituted or unsubstituted imino groups are, for example, 5-hydroxy-3-oxapentyl, 8-hydroxy-3, 6-dioxaoctyl, 11-hydroxy-3,6,9-trioxaundecyl, 7-hydroxy-4-oxaheptyl, 11-hydroxy-4,8-dioxaundecyl, 15-hydroxy-4,8,12-trioxapentadecyl, 9-hydroxy 5-oxa-nonyl, 14-hydroxy-5,10-oxatetradecyl, 5-methoxy-3-oxapentyl, 8-methoxy-3,6-dioxo-octyl, 11-methoxy-3,6,9-trioxaundecyl, 7 Methoxy-4-oxaheptyl,
  • radicals can be taken together, for example, as fused building blocks, 1,3-propylene, 1,4-butylene, 2-oxa-1,3-propylene, 1-oxa-1,3-propylene, 2-oxa 1,3-propenylene, 1-aza-1, 3-propenylene, 1-C r C 4 -alkyl-1-aza-1,3-propenylene, 1,4-buta-1,3-dienylene, 1 Aza-1,4-buta-1,3-dienylene or 2-aza-1,4-buta-1,3-dienylene.
  • the number of non-adjacent oxygen and / or sulfur atoms and / or imino groups is basically not limited, or is automatically limited by the size of the remainder or the ring building block. As a rule, it is not more than 5 in the respective radical, preferably not more than 4 or very particularly preferably not more than 3. Furthermore, at least one, preferably at least two, carbon atoms (e) are generally present between two heteroatoms.
  • Substituted and unsubstituted imino groups may be, for example, imino, methylimino, iso-propylimino, n-butylimino or tert-butylimino.
  • the term "functional groups” hen example, the following to be understood: carboxy, carboxamide, hydroxy, di (Ci-C 4 alkyl) amino, -C 4 alkyloxycarbonyl, cyano or C 4 alkoxy It is Ci. to C 4 alkyl, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl or tert-butyl.
  • C 6 -C 4 -aryl substituted by functional groups are, for example, phenyl, ToIyI, XyIyI, ⁇ -naphthyl, ⁇ -naphthyl, 4-diphenylyl, chlorophenyl, Dichlorophenyl, trichlorophenyl, difluorophenyl, methylphenyl, dimethylphenyl, trimethylphenyl, ethylphenyl, dimethylphenyl, isopropylphenyl, tert-butylphenyl, dodecylphenyl, methoxyphenyl, dimethoxyphenyl, ethoxyphenyl, hexyloxyphenyl, methylnaphthyl, isopropylnaphthyl, Chlapaphthy
  • C 5 -C 2 -cycloalkyl are for example cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl, cyclododecyl, methylcyclopentyl, dimethylcyclopentyl, methylcyclohexyl, dimethylcyclohexyl, diethylcyclohexyl, butylcyclohexyl, Methoxycyclohexyl, dimethoxycyclohexyl, diethoxycyclohexyl, butylthiocyclohexyl, chlorocyclohexyl, dichlorocyclohexyl, dichlorocyclopentyl and a saturated or unsaturated bicyclic system such as norbornyl or norbomenyl.
  • a five- to six-membered, oxygen, nitrogen and / or sulfur-containing heterocycle is, for example, furyl, thiophenyl, pyryl, pyridyl, indolyl, benzoxazolyl, dioxolyl, dioxyl, benzimidazolyl, benzothiazolyl, dimethylpyridyl, methylquinolyl, dimethylpyryl, methoxifuryl , Dimethoxypyridyl, difluoropyridyl, methylthiophenyl, isopropylthiophenyl or tert-butylthiophenyl.
  • Preferred anions are selected from the group of halides and halogen-containing compounds, the group of carboxylic acids, the group of sulfates, sulfites and sulfonates and the group of phosphates.
  • Preferred anions are chloride, bromide, iodide, SCN “ , OCN “ , CN “ , acetate, dC 4 alkyl sulfates, R a -COO " , R 3 SO 3 " , R a R b PO 4 " , methanesulfonates, tosylate, C r C 4 Dialkylphospha- te, hydrogen sulfate or tetrachloroaluminate.
  • Particularly preferred anions are Cl “ , CH 3 COO " or CH 3 SO 3 " .
  • Cations and anions are present in the ionic liquid.
  • a proton or an alkyl radical is transferred from the cation to the anion. This creates two neutral molecules.
  • the solution has a temperature of at most 180 ° C. More preferably, the solution of the present invention, a temperature of at most 160 ° C, even more preferably of at most 120 ° C and more preferably not exceeding 100 0 C.
  • the proportion of nitrogen-containing base is 6-20% by weight, more preferably 6-15% by weight, more preferably 6-14% by weight, even more preferably 6-13% by weight, particularly preferably 6 to 10 wt .-%, based on the total weight of the solution. Also preferred is a proportion of 7 to 14 wt .-%, in particular 8 to 13 wt .-%.
  • the nitrogen-containing base is preferably a compound whose nitrogen atom or atoms are primary, secondary or tertiary and derived from the quaternary compounds of formulas (IVa) to (IVw), the R forming the quaternary nitrogen being absent and the others Substituents independently have the abovementioned meaning and may optionally also be hydrogen.
  • the base can be derived from the cation present in the ionic liquid, if this is a quaternary nitrogen-containing compound. However, it is also possible that this is not the case.
  • bases are amines, imidazoles, monoethylamine, isoprpylamine, ethylhexylamine, ethanolamine or imidazole.
  • Another object of the present invention is a process for preparing a solution according to the invention comprising the steps Adding cellulose to a solution containing an ionic liquid containing anions and cations as a solvent and 6 to 30 wt .-% of a nitrogen-containing base based on the total weight of the solution and
  • the mixing is preferably carried out by stirring, shaking and / or with the aid of microwaves.
  • the dissolution occurs within 3 days, more preferably within one day, and most preferably within 12 hours.
  • Another object of the present invention is the use of a solution according to the present invention for the physical or chemical treatment of cellulose.
  • the chemical treatment may include oxidation, reduction, pyrolysis, hydrolysis, isomerization, esterification, alkoxylation or copolymerization.
  • An amount of an ionic liquid and an amine is placed under stirring at 95 ° C and mixed with a quantity of cellulose powder. The mixture is stirred at 95 0 C until the cellulose has completely dissolved. In addition, the time required for this is determined.
  • BMIM 1-n-butyl-3-methylimidazolium

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lösung enthaltend Cellulose, eine ionische Flüssigkeit enthaltend Anionen und Kationen als Lösemittel und 6 bis 30 Gew.-% einer stickstoffhaltigen Base bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, deren Herstellung sowie Verwendung für die physikalische oder chemische Behandlung von Cellulose.

Description

Löslichkeit von Cellulose in ionischen Flüssigkeiten unter Zugabe von Aminbase
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lösung aus Cellulose und einer ionischen Flüssigkeit als Lösemittel, Verfahren zur deren Herstellung sowie deren Verwendung.
Cellulose ist ein sehr vielseitig verwendbarer Rohstoff. Für die Textilindustrie ist Cellulose beispielsweise der wichtigste Bestandteil der Faserrohstoffe, insbesondere der Baumwolle.
Cellulose kann unverändert oder nach physikalischer oder chemischer Behandlung eingesetzt werden. Für die beiden letzt genannten Fällen ist dabei von Vorteil, wenn Cellulose in einem Lösemittel in möglichst vollständig gelöster Form vorliegt. In den meisten Lösemitteln ist Cellulose jedoch unlöslich.
In manchen Kupferlösungen ist Cellulose als Kupfer-Chelat-Komplex löslich. Durch Ausfällen der Cellulose kann die so genannte regenerierte Cellulose erhalten werden. Solche Kupferlösungen sind jedoch wenig geeignet, um als Lösemittel für Cellulose bei deren physikalischer oder chemischer Behandlung zu dienen.
Daher wurde sehr früh schon als Lösemittel für Cellulose die in der Literatur unter anderem als ionische Flüssigkeiten bekannten Systeme vorgeschlagen.
So beschreibt US-A 1 ,943,176 die Auflösung von Cellulose in Benzylpyridiniumchlorid.
Bei Benzylpyridiniumchlorid als Beispiel einer ionischen Flüssigkeit handelt es sich um ein Salz, das schon bei vergleichsweise geringen Temperaturen in geschmolzener Form und somit als Flüssigkeit vorliegt.
Ionische Flüssigkeiten gewinnen als Lösungsmittel, z.B. bei Durchführung chemischer Reaktionen, zunehmend an Bedeutung. Peter Wasserscheidt, Angew. Chem. 2000, 112, 3926-3945 gibt beispielsweise einen Überblick über den Einsatz ionischer Flüssigkeiten bei der Übergangsmetallkatalyse.
Ionische Flüssigkeiten, die bereits bei Raumtemperatur in flüssigem Aggregatszustand vorliegen, werden beispielsweise von K.N. Marsh et al., Fluid Phase Equilibria 219 (2004), 93-98 und J. G. Huddieston et al., Green Chemistry 2001 , 3, 156-164 beschrieben. DE-A 102 02 838 beschreibt die Verwendung von ionischen Flüssigkeiten zur Abtrennung von Säuren aus chemischen Gemischen.
Aufgrund der guten Lösemitteleigenschaften ionischer Flüssigkeiten wird auch in der neueren internationalen Anmeldung WO-A 03/029329 deren Verwendung zum Auflösen von Cellulose vorgeschlagen. Hierin wird jedoch hervorgehoben, dass eine diesbezügliche Lösung aus Cellulose und einer ionischen Flüssigkeit als Lösemittel im Wesentlichen keine stickstoffhaltigen Basen enthalten darf.
Obwohl die in WO-A 03/029329 beschriebenen Charakteristika der Cellulose enthaltenen Lösung sowie deren Herstellung gute Ergebnisse aufweisen, besteht ein Bedarf verbesserte Lösungen bereitzustellen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, eine Lösung aus aufgelös- ter Cellulose bereitzustellen, die verbesserte Eigenschaften zeigt.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lösung enthaltend Cellulose, eine ionische Flüssigkeit enthaltend Anionen und Kationen als Lösemittel und 6 bis 30 Gew.-% einer stickstoffhaltigen Base bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung.
Es wurde gefunden, dass bei Zusatz einer stickstoffhaltigen Base im angegebenen Konzentrationsbereich eine Verbesserung der Eigenschaften der Lösung beispielsweise in Bezug auf die Lösungsgeschwindigkeit der Cellulose, einer niedrigeren Viskosität, sowie der Herabsetzung des Schmelzpunktes der ionischen Flüssigkeit zumindest teil- weise erreicht werden kann.
Die zu lösende Cellulose kann beispielsweise aus regenerierter Cellulose, faseriger Cellulose, Holzfasern, Linterstoff, Baumwolle oder Papier stammen.
Es ist bevorzugt, dass in der Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung Cellulose mit mehr als 1 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung vollständig gelöst werden. Mehr bevorzugt werden mehr als 3% Gew.-%, besonders bevorzugt mehr als 5 Gew.-% und insbesondere bevorzugt mindestens 7 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung vollständig gelöst werden.
Geeigneterweise können bis zu 35 Gew.-% Cellulose bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung vollständig gelöst werden. Weiterhin können bis zu 25 Gew.-% Cellulose bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung vollständig gelöst werden. Insbesondere geeignet für bestimmte Anwendungen sind Lösungen, bei denen Cellulose mit bis zu 15 Gew.-% vollständig gelöst sind. lonische Flüssigkeiten im Sinne der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise Salze der allgemeinen Formel
(A) Salze der allgemeinen Formel (I)
[A]; [Y]n- (I),
in der n für 1 , 2, 3 oder 4 steht, [A]+ für ein quartäres Ammonium-Kation, ein Oxonium- Kation, ein Sulfonium-Kation oder ein Phosphonium-Kation und [Y]n~ für ein ein-, zwei-, drei- oder vierwertiges Anion steht;
(B) gemischte Salze der allgemeinen Formeln (II)
[A1]+[A2]+ [Y]n- (IIa), wobei n = 2; [A1]+[A2]+[A3]+ [Yf (IIb), wobei n = 3; oder
[A1]+[A2]+[A3]+[A4]+ [Yf (Mc), wobei n = 4 und
wobei [A1J+, [A2J+, [A3J+ und [A4J+ unabhängig voneinander aus den für [A]+ genannten Gruppen ausgewählt sind und [Y]n~ die unter (A) genannte Bedeutung besitzt; oder
(C) gemischte Salze der allgemeinen Formeln (IM)
[A1J+[A2J+[A3J+[M1J+ [Y]n- (I I Ia), wobei n = 4;
[A1J+[A2J+[M1J+[M2J+ [Y]n- (MIb), wobei n = 4; [A1J+[M1J+[M2J+[M3J+ [Y]"" (MIc), wobei n = 4;
[A1J+[A2J+[M1J+ [Y]n- (MId), wobei n = 3;
[A1J+[M1J+[M2J+ [Y]n- (I I Ie), wobei n = 3;
[A1J+[M1J+ [Y]n- (I I If), wobei n = 2;
[A1J+[A2J+[M4J2+ [Y]n- (I I Ig), wobei n = 4; [A1J+[M1J+[M4J2+ [Y]n- (MIh), wobei n = 4;
[A1J+[M5J3+ [Y]n- (MIi)1 wobei n = 4; oder
[A1J+[M4J2+ [Y]n- (MIj)1 wobei n = 3 und
wobei [A1J+, [A2J+ und [A3J+ unabhängig voneinander aus den für [A]+ genannten Grup- pen ausgewählt sind, [Y]n~ die unter (A) genannte Bedeutung besitzt und [M1J+, [M2J+, [M3J+ einwertige Metallkationen, [M4J2+ zweiwertige Metallkationen und [M5J3+ dreiwertige Metallkationen bedeuten.
Vorzugsweise besitzen die ionischen Flüssigkeiten einen Schmelzpunkt von weniger als 180°C. Weiterhin bevorzugt liegt der Schmelzpunkt in einem Bereich von -50°C bis 150°C, mehr bevorzugt im Bereich von -20°C bis 120°C und weiterhin mehr bevorzugt unter 1000C.
Verbindungen, die sich zur Bildung des Kations [A]+ von ionischen Flüssigkeiten eig- nen, sind z.B. aus DE 102 02 838 A1 bekannt. So können solche Verbindungen Sauerstoff-, Phosphor-, Schwefel- oder insbesondere Stickstoffatome enthalten, beispielsweise mindestens ein Stickstoffatom, bevorzugt 1-10 Stickstoffatome, besonders bevorzugt 1-5, ganz besonders bevorzugt 1-3 und insbesondere 1-2 Stickstoffatome. Gegebenenfalls können auch weitere Heteroatome wie Sauerstoff-, Schwefel- oder Phos- phoratome enthalten sein. Das Stickstoffatom ist ein geeigneter Träger der positiven Ladung im Kation der ionischen Flüssigkeit, von dem im Gleichgewicht dann ein Proton bzw. ein Alkylrest auf das Anion übergehen kann, um ein elektrisch neutrales Molekül zu erzeugen.
Für den Fall, dass das Stickstoffatom der Träger der positiven Ladung im Kation der ionischen Flüssigkeit ist, kann bei der Synthese der ionischen Flüssigkeiten zunächst durch Quatemisierung am Stickstoffatom etwa eines Amins oder Stickstoff- Heterocyclus' ein Kation erzeugt werden. Die Quatemisierung kann durch Alkylierung des Stickstoffatoms erfolgen. Je nach verwendetem Alkylierungsreagens werden Salze mit unterschiedlichen Anionen erhalten. In Fällen, in denen es nicht möglich ist, das gewünschte Anion bereits bei der Quatemisierung zu bilden, kann dies in einem weiteren Syntheseschritt erfolgen. Ausgehend beispielsweise von einem Ammoniumhaloge- nid kann das Halogenid mit einer Lewissäure umgesetzt werden, wobei aus Halogenid und Lewissäure ein komplexes Anion gebildet wird. Alternativ dazu ist der Austausch eines Halogenidions gegen das gewünschte Anion möglich. Dies kann durch Zugabe eines Metallsalzes unter Ausfällung des gebildeten Metallhalogenids, über einen Ionenaustauscher oder durch Verdrängung des Halogenidions durch eine starke Säure (unter Freisetzung der Halogenwasserstoffsäure) geschehen. Geeignete Verfahren sind beispielsweise in Angew. Chem. 2000, 112, S. 3926 - 3945 und der darin zitierten Literatur beschrieben.
Geeignete Alkylreste, mit denen das Stickstoffatom in den Aminen oder Stickstoff- Heterocyclen beispielsweise quatemisiert sein kann, sind Ci bis Ci8 -Alkyl, bevorzugt Ci bis Cio-Alkyl, besonders bevorzugt Ci bis C6-Alkyl und ganz besonders bevorzugt Methyl. Die Alkylgruppe kann unsubstituiert sein oder einen oder mehrere gleiche oder verschiedene Substituenten aufweisen.
Bevorzugt sind solche Verbindungen, die mindestens einen fünf- bis sechsgliedrigen
Heterocyclus, insbesondere einen fünfgliedrigen Heterocyclus, enthalten, der mindes- tens ein Stickstoffatom sowie gegebenenfalls ein Sauerstoff- oder Schwefelatom auf- weist, besonders bevorzugt sind solche Verbindungen, die mindestens einen fünf- bis sechsgliedrigen Heterocyclus enthalten, der ein, zwei oder drei Stickstoffatome und ein Schwefel- oder ein Sauerstoffatom aufweist, ganz besonders bevorzugt solche mit zwei Stickstoffatomen. Weiterhin bevorzugt sind aromatische Heterocyclen.
Besonders bevorzugte Verbindungen sind solche, die ein Molgewicht unter 1000 g/mol aufweisen, ganz besonders bevorzugt unter 500 g/mol und insbesondere unter 250 g/mol.
Weiterhin sind solche Kationen bevorzugt, die ausgewählt sind aus den Verbindungen der Formeln (IVa) bis (IVw),
Figure imgf000006_0001
(IVa) (IVb) (IVc)
Figure imgf000006_0002
(IVd) (IVe) (IVf)
Figure imgf000006_0003
(IVg) (IVg1) (IVh)
Figure imgf000007_0001
(IVi) (ivj) (IVj1)
Figure imgf000007_0002
(IVk) (IVk1) (IVI)
Figure imgf000007_0003
(IVm) (IVm1) (IVn)
Figure imgf000007_0004
Figure imgf000008_0001
(IVp) (IVq) (IVq1)
Figure imgf000008_0002
(IVq") (IVr) (IVr1)
Figure imgf000008_0003
Figure imgf000008_0004
(IVu) (IVv) (IVw)
sowie Oligomere, die diese Strukturen enthalten.
Weitere geeignete Kationen sind Verbindungen der allgemeinen Formel (IVx) und (IVy) R3— P-R S-R'
(IVx) (IVy)
sowie Oligomere, die diese Struktur enthalten.
In den oben genannten Formeln (IVa) bis (IVy) stehen
• der Rest R für Wasserstoff, einen Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesät- tigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen; und
• die Reste R1 bis R9 unabhängig voneinander für Wasserstoff, eine Sulfo- Gruppe oder einen Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wobei die Reste R1 bis R9, welche in den oben genannten Formeln (IV) an ein Kohlenstoffatom (und nicht an ein Heteroatom) gebunden sind, zusätzlich auch für Halogen oder eine funktionelle Gruppe stehen können; oder
zwei benachbarte Reste aus der Reihe R1 bis R9 zusammen auch für einen zweibindi- gen, Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen.
Bevorzugt sind Kationen der Formeln (IVb) bis (IVy).
Als Heteroatome kommen bei der Definition der Reste R und R1 bis R9 prinzipiell alle Heteroatome in Frage, welche in der Lage sind, formell eine -CH2-, eine -CH=, eine -C≡ oder eine =C= -Gruppe zu ersetzen. Enthält der Kohlenstoff enthaltende Rest Heteroatome, so sind Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor und Silizium bevorzugt. Als bevorzugte Gruppen seien insbesondere -O-, -S-, -SO-, -SO2-, -NR-, -N=, -PR-, -PR"2 und -SiR"2- genannt, wobei es sich bei den Resten R1 um den verbleibenden Teil des Kohlenstoff enthaltenden Rests handelt. Die Reste R1 bis R9 können dabei in den Fällen, in denen diese in den oben genannten Formeln (IV) an ein Kohlenstoffatom (und nicht an ein Heteroatom) gebunden sind, auch direkt über das Heteroatom ge- bunden sein.
Als funktionelle Gruppen kommen prinzipiell alle funktionellen Gruppen in Frage, welche an ein Kohlenstoffatom oder ein Heteroatom gebunden sein können. Als geeignete Beispiele seien -OH (Hydroxy), =0 (insbesondere als Carbonylgruppe), -NH2 (Amino), =NH (Imino), -COOH (Carboxy), -CONH2 (Carboxamid), -SO3H (Sulfo) und -CN (Cya- no) genannt. Fuktionelle Gruppen und Heteroatome können auch direkt benachbart sein, so dass auch Kombinationen aus mehreren benachbarten Atomen, wie etwa -O- (Ether), -S- (Thioether), -COO- (Ester), -CONH- (sekundäres Amid) oder -CONR1- (tertiäres Amid), mit umfasst sind, beispielsweise Di-(CrC4-Alkyl)-amino, CrC4- Alkyloxycarbonyl oder CrC4-AI kyloxy.
Als Halogene seien Fluor, Chlor, Brom und lod genannt.
Bevorzugt steht der Rest R für
• unverzweigtes oder verzweigtes, unsubstituiertes oder ein bis mehrfach mit Hydroxy, Halogen, Phenyl, Cyano, d- bis C6-Al koxycarbonyl und/oder Sulfon- säure substituiertes Cr bis Ci8-Alkyl mit insgesamt 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, 2-Methyl- 1-propyl (Isobutyl), 2-Methyl-2-propyl (tert.-Butyl), 1-Pentyl, 2-Pentyl, 3-Pentyl,
2-Methyl-1-butyl, 3-Methyl-1-butyl, 2-Methyl-2-butyl, 3-Methyl-2-butyl, 2,2-Di- methyli-propyl, 1-Hexyl, 2-Hexyl, 3-Hexyl, 2-Methyl-1-pentyl, 3-Methyl-1-pentyl, 4-Methyl-1-pentyl, 2-Methyl-2-pentyl, 3-Methyl-2-pentyl, 4-Methyl-2-pentyl, 2-Methyl-3-pentyl, 3-Methyl-3-pentyl, 2,2-Dimethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-1-butyl, 3,3-Dimethyl-1-butyl, 2-Ethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-2-butyl, 3,3-Dimethyl-2-butyl,
1-Heptyl, 1-Octyl, 1-Nonyl, 1-Decyl, 1-Undecyl, 1-Dodecyl, 1-Tetradecyl, 1- Hexadecyl, 1-Octadecyl, 2-Hydroxyethyl, Benzyl, 3-Phenylpropyl, 2-Cyanoethyl, 2-(Methoxycarbonyl)-ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)-ethyl, 2-(n-Butoxy-carbonyl)- ethyl, Trifluormethyl, Difluormethyl, Fluormethyl, Pentafluorethyl, Heptafluorpro- pyl, Heptafluorisopropyl, Nonafluorbutyl, Nonafluorisobutyl, Undecylfluorpentyl,
Undecylfluorisopentyl, 6-Hydroxyhexyl und Propylsulfonsäure;
• Glykole, Butylenglykole und deren Oligomere mit 1 bis 100 Einheiten und einem Wasserstoff oder einem Cr bis C8-Alkyl als Endgruppe, wie beispielsweise RAO-(CHRB-CH2-O)n-CHRB-CH2- oder RAO-(CH2CH2CH2CH2O)n-CH2CH2CH2CH2O- mit RA und RB bevorzugt Wasserstoff, Methyl oder Ethyl und n bevorzugt 0 bis 3, insbesondere 3-Oxabutyl, 3-Oxapentyl, 3,6-Dioxaheptyl, 3,6-Dioxaoctyl, 3,6,9-Trioxadecyl, 3,6,9-Trioxa- undecyl, 3,6,9, 12-Tetraoxatridecyl und 3,6,9, 12-Tetraoxatetradecyl; • Vinyl; und
• N1N-Di-Cr bis C6-alkyl-amino, wie beispielsweise N,N-Dimethylamino und N1N- Diethylamino.
Für den Fall, dass das Kation ein Pyridiniumion der Formel (IVa) ist, ist bevorzugt, dass R nicht Benzyl, AIIyI, Ethyl oder Ethoxycarbonylmethyl ist, wenn R1 bis R5 H ist.
Besonders bevorzugt steht der Rest R für unverzweigtes und unsubstituiertes d- bis Cis-Alkyl, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 1-Butyl, 1-Pentyl, 1-Hexyl, 1-Heptyl, 1-Octyl, 1-Decyl, 1-Dodecyl, 1-Tetradecyl, 1-Hexadecyl, 1-Octadecyl, insbe- sondere für Methyl, Ethyl, 1-Butyl und 1-Octyl sowie für CH3O-(CH2CH2O)n-CH2CH2- und CH3CH2O-(CH2CH2O)n-CH2CH2- mit n gleich O bis 3.
Bevorzugt stehen die Reste R1 bis R9 unabhängig voneinander für
• Wasserstoff;
• Halogen;
• eine funktionelle Gruppe;
• gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes und/oder durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes Ci-Ciδ-Alkyl;
• gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes und/oder durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C2-Ci8-Alkenyl;
• gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C6-Ci2-Aryl;
• gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C5-Ci2-Cycloalkyl; • gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C5-Ci2-Cycloalkenyl; oder
• einen gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy,
Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten fünf- bis sechs- gliedrigen, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisenden Hete- rocyclus bedeuten; oder
zwei benachbarte Reste zusammen für
• einen ungesättigten, gesättigten oder aromatischen, gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten und gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauer- stoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenen Ring.
Bei gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertem d- bis Ci8-Alkyl handelt es sich bevorzugt um Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, 2-Methyl-1-propyl (Iso- butyl), 2-Methyl-2-propyl (tert.-Butyl), 1-Pentyl, 2-Pentyl, 3-Pentyl, 2-Methyl-1-butyl, 3-Methyl-1-butyl, 2-Methyl-2-butyl, 3-Methyl-2-butyl, 2,2-Dimethyl-1-propyl, 1-Hexyl, 2-Hexyl, 3-Hexyl, 2-Methyl-1-pentyl, 3-Methyl-1-pentyl, 4-Methyl-1-pentyl, 2-Methyl-2- pentyl, 3-Methyl-2-pentyl, 4-Methyl-2-pentyl, 2-Methyl-3-pentyl, 3-Methyl-3-pentyl, 2,2-Dimethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-1-butyl, 3,3-Dimethyl-1-butyl, 2-Ethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-2-butyl, 3,3-Dimethyl-2-butyl, Heptyl, Octyl, 2-Etylhexyl, 2,4,4-Trimethyl- pentyl, 1 ,1 ,3,3-Tetramethylbutyl, 1-Nonyl, 1-Decyl, 1-Undecyl, 1-Dodecyl, 1-Tridecyl, 1-Tetradecyl, 1-Pentadecyl, 1-Hexadecyl, 1-Heptadecyl, 1-Octadecyl, Cyclopentyl- methyl, 2-Cyclopentylethyl, 3-Cyclopentylpropyl, Cyclohexylmethyl, 2-Cyclohexylethyl, 3-Cyclohexylpropyl, Benzyl (Phenylmethyl), Diphenylmethyl (Benzhydryl), Triphenyl- methyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenylethyl, 3-Phenylpropyl, α,α-Dimethylbenzyl, p-Tolyl- methyl, 1-(p-Butylphenyl)-ethyl, p-Chlorbenzyl, 2,4-Dichlorbenzyl, p-Methoxybenzyl, m-Ethoxybenzyl, 2-Cyanoethyl, 2-Cyanopropyl, 2-Methoxycarbonylethyl, 2-Ethoxy- carbonylethyl, 2-Butoxycarbonylpropyl, 1,2-Di-(methoxycarbonyl)-ethyl, Methoxy, Eth- oxy, Formyl, 1,3-Dioxolan-2-yl, 1 ,3-Dioxan-2-yl, 2-Methyl-1 ,3-dioxolan-2-yl, 4-Methyl- 1 ,3-dioxolan-2-yl, 2-Hydroxyethyl, 2-Hydroxypropyl, 3-Hydroxypropyl, 4-Hydroxybutyl, 6-Hydroxyhexyl, 2-Aminoethyl, 2-Aminopropyl, 3-Aminopropyl, 4-Aminobutyl, 6-Amino- hexyl, 2-Methylaminoethyl, 2-Methylaminopropyl, 3-Methylaminopropyl, 4-Methyl- aminobutyl, 6-Methylaminohexyl, 2-Dimethylaminoethyl, 2-Dimethylaminopropyl, 3-Di- methylaminopropyl, 4-Dimethylaminobutyl, 6-Dimethylaminohexyl, 2-Hydroxy-2,2-di- methylethyl, 2-Phenoxyethyl, 2-Phenoxypropyl, 3-Phenoxypropyl, 4-Phenoxybutyl, 6-Phenoxyhexyl, 2-Methoxyethyl, 2-Methoxypropyl, 3-Methoxypropyl, 4-Methoxybutyl, 6-Methoxyhexyl, 2-Ethoxyethyl, 2-Ethoxypropyl, 3-Ethoxypropyl, 4-Ethoxybutyl, 6-Ethoxyhexyl, Acetyl, CnF2(n-a)+(i-b)H2a+b mit n gleich 1 bis 30, O < a < n und b = O oder 1 (beispielsweise CF3, C2F5, C^CH^C^F^.^, C6F13, C8F17, C10F21, C12F25), Chlor- methyl, 2-Chlorethyl, Trichlormethyl, 1,1-Dimethyl-2-chlorethyl, Methoxymethyl, 2-Butoxyethyl, Diethoxymethyl, Diethoxyethyl, 2-lsopropoxyethyl, 2-Butoxypropyl, 2-Octyloxyethyl, 2-Methoxyisopropyl, 2-(Methoxycarbonyl)-ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)- ethyl, 2-(n-Butoxycarbonyl)-ethyl, Butylthiomethyl, 2-Dodecylthioethyl, 2-Phenyl- thioethyl, 5-Hydroxy-3-oxa-pentyl, 8-Hydroxy-3,6-dioxa-octyl, 11-Hydroxy-3,6,9-trioxa- undecyl, 7-Hydroxy-4-oxa-heptyl, 11-Hydroxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Hydroxy-4,8,12- trioxa-pentadecyl, 9-Hydroxy-5-oxa-nonyl, 14-Hydroxy-5,10-dioxa-tetradecyl, 5-Methoxy-3-oxa-pentyl, 8-Methoxy-3,6-dioxa-octyl, 11-Methoxy-3,6,9-trioxa-undecyl, 7-Methoxy-4-oxa-heptyl, 11-Methoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Methoxy-4,8,12-trioxa- pentadecyl, 9-Methoxy-5-oxa-nonyl, 14-Methoxy-5,10-dioxa-tetradecyl, 5-Ethoxy-3- oxa-pentyl, 8-Ethoxy-3,6-dioxa-octyl, 11-Ethoxy-3,6,9-trioxa-undecyl, 7-Ethoxy-4-oxa- heptyl, 11-Ethoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Ethoxy-4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-Ethoxy-5- oxa-nonyl oder 14-Ethoxy-5,10-oxa-tetradecyl.
Bei gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes und/oder durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder un- substituierte Iminogruppen unterbrochenes C2- bis C18-Alkenyl handelt es sich bevorzugt um Vinyl, 2-Propenyl, 3-Butenyl, cis-2-Butenyl, trans-2-Butenyl oder CnF2(n-a)-(i-b)H2a-b mit n < 30, 0 < a < n und b = 0 oder 1.
Bei gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C6- bis C12-Aryl handelt es sich bevorzugt um Phenyl, ToIyI, XyIyI, α-Naphthyl, ß-Naphthyl, 4-Diphenylyl, Chlorphenyl, Dichlorphenyl, Trichlorphenyl, Difluorphenyl, Methyl phenyl, D imethyl phenyl, Trimethyl- phenyl, Ethylphenyl, D iethyl phenyl, /so-Propylphenyl, tert.-Butylphenyl, Dodecylphenyl, Methoxyphenyl, Dimethoxyphenyl, Ethoxyphenyl, Hexyloxyphenyl, Methylnaphthyl, Isopropylnaphthyl, Chlornaphthyl, Ethoxynaphthyl, 2,6-Dimethylphenyl, 2,4,6-Trimethyl- phenyl, 2,6-Dimethoxyphenyl, 2,6-Dichlorphenyl, 4-Bromphenyl, 2-Nitrophenyl, 4-Nitro- phenyl, 2,4-Dinitrophenyl, 2,6-Dinitrophenyl, 4-Dimethylaminophenyl, 4-Acetylphenyl, Methoxyethylphenyl, Ethoxymethyl phenyl, Methylthiophenyl, Isopropylthiophenyl oder tert.-Butylthiophenyl oder C6F(5-a)Ha mit 0 < a < 5.
Bei gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C5- bis C12-Cycloalkyl handelt es sich bevorzugt um Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl, Cyclododecyl, Methylcyclopen- tyl, Dimethylcyclopentyl, Methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, Diethylcyclohexyl, Bu- tylcyclohexyl, Methoxycyclohexyl, Dimethoxycyclohexyl, Diethoxycyclohexyl, Butylthio- cyclohexyl, Chlorcyclohexyl, Dichlorcyclohexyl, Dichlorcyclopentyl, CnF2(n-a)-(i-b)H2a-b mit n < 30, 0 < a < n und b = 0 oder 1 sowie ein gesättigtes oder ungesättigtes bicyclisches System wie z.B. Norbomyl oder Norbornenyl.
Bei gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C5- bis Ci2-Cycloalkenyl handelt es sich bevorzugt um 3-Cyclopentenyl, 2-Cyclohexenyl, 3-Cyclohexenyl, 2,5-Cyclohexa- dienyl oder CnF2(n-a)-3(i-b)H2a-3b mit n < 30, 0 < a < n und b = 0 oder 1.
Bei einen gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten fünf- bis sechsgliedrigen, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisenden Heterocyclus handelt es sich bevorzugt um Furyl, Thiophenyl, Pyrryl, Pyridyl, Indolyl, Benzoxazolyl, Dioxolyl, Dioxyl, Benzimidazolyl, Benzthiazolyl, Dimethylpyridyl, Methylchinolyl, Dimethylpyrryl, Methoxyfuryl, Dimethoxypyridyl oder Difluorpyridyl.
Bilden zwei benachbarte Reste gemeinsam einen ungesättigten, gesättigten oder aromatischen, gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituierten und gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenen Ring, so handelt es sich bevorzugt um 1,3-Propylen, 1,4-Butylen, 1,5-Pentylen, 2-Oxa-1,3-propylen, 1-Oxa-1,3- propylen, 2-Oxa-1 ,3-propylen, 1-Oxa-1 ,3-propenylen, 3-Oxa-1,5-pentylen, 1-Aza-1,3- propenylen, 1-Ci-C4-Alkyl-1-aza-1 ,3-propenylen, 1,4-Buta-1,3-dienylen, 1-Aza-1 ,4- buta-1,3-dienylen oder 2-Aza-1,4-buta-1,3-dienylen.
Enthalten die oben genannten Reste Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen, so ist die Anzahl der Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder Iminogruppen nicht beschränkt. In der Regel beträgt sie nicht mehr als 5 in dem Rest, bevorzugt nicht mehr als 4 und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 3.
Enthalten die oben genannten Reste Heteroatome, so befinden sich zwischen zwei Heteroatomen in der Regel mindestens ein Kohlenstoffatom, bevorzugt mindestens zwei Kohlenstoffatome. Besonders bevorzugt stehen die Reste R1 bis R9 unabhängig voneinander für
• Wasserstoff;
• unverzweigtes oder verzweigtes, unsubstituiertes oder ein bis mehrfach mit Hydroxy, Halogen, Phenyl, Cyano, d- bis C6-Al koxycarbonyl und/oder Sulfon- säure substituiertes Cr bis Ci8-Al kyl mit insgesamt 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, 2-Methyl- 1-propyl (Isobutyl), 2-Methyl-2-propyl (tert.-Butyl), 1-Pentyl, 2-Pentyl, 3-Pentyl, 2-Methyl-1-butyl, 3-Methyl-1-butyl, 2-Methyl-2-butyl, 3-Methyl-2-butyl, 2,2-Di- methyl-1-propyl, 1-Hexyl, 2-Hexyl, 3-Hexyl, 2-Methyl-1-pentyl, 3-Methyl-1- pentyl, 4-Methyl-1-pentyl, 2-Methyl-2-pentyl, 3-Methyl-2-pentyl, 4-Methyl-2- pentyl, 2-Methyl-3-pentyl, 3-Methyl-3-pentyl, 2,2-Dimethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl- 1-butyl, 3,3-Dimethyl-1-butyl, 2-Ethyl-1-butyl, 2,3-Dimethyl-2-butyl, 3,3- Dimethyl-2-butyl, 1-Heptyl, 1-Octyl, 1-Nonyl, 1-Decyl, 1-Undecyl, 1-Dodecyl, 1- Tetradecyl, 1-Hexadecyl, 1-Octadecyl, 2-Hydroxyethyl, Benzyl, 3-Phenylpropyl,
2-Cyanoethyl, 2-(Methoxycarbonyl)-ethyl, 2-(Ethoxycarbonyl)-ethyl, 2-(n- Butoxy-carbonyl)-ethyl, Trifluormethyl, Difluormethyl, Fluormethyl, Pentafluo- rethyl, Heptafluorpropyl, Heptafluorisopropyl, Nonafluorbutyl, Nonafluorisobutyl, Undecylfluorpentyl, Undecylfluorisopentyl, 6-Hydroxyhexyl und Propylsulfon- säure;
• Glykole, Butylenglykole und deren Oligomere mit 1 bis 100 Einheiten und einem Wasserstoff oder einem d- bis C8-Al kyl als Endgruppe, wie beispielsweise RAO-(CHRB-CH2-O)n-CHRB-CH2- oder RAO-(CH2CH2CH2CH2O)n-CH2CH2CH2CH2O- mit RA und RB bevorzugt Wasserstoff, Methyl oder Ethyl und n bevorzugt 0 bis 3, insbesondere 3-Oxabutyl, 3-Oxapentyl, 3,6-Dioxaheptyl, 3,6-Dioxaoctyl, 3,6,9-Trioxadecyl, 3,6,9-Trioxa- undecyl, 3,6,9, 12-Tetraoxatridecyl und 3,6,9, 12-Tetraoxatetradecyl;
• Vinyl; und
• N1N-Di-Cr bis C6-alkyl-amino, wie beispielsweise N,N-Dimethylamino und N1N- Diethylamino.
Ganz besonders bevorzugt stehen die Reste R1 bis R9 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder d- bis Ci8-Alkyl, wie beispielsweise Methyl, Ethyl, 1-Butyl, 1-Pentyl, 1-Hexyl, 1-Heptyl, 1-Octyl, für Phenyl, für 2-Hydroxyethyl, für 2-Cyanoethyl, für 2-(Methoxycarbonyl)ethyl, für 2-(Ethoxycarbonyl)ethyl, für 2-(n-Butoxycarbonyl)ethyl, für N,N-Dimethylamino, für N,N-Diethylamino, für Chlor sowie für CH3O-(CH2CH2O)n- CH2CH2- und CH3CH2O-(CH2CH2O)n-CH2CH2- mit n gleich 0 bis 3. Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyridiniumionen (IVa) solche ein, bei denen
• einer der Reste R1 bis R5 Methyl, Ethyl oder Chlor ist und die verbleibenden Res- te R1 bis R5 Wasserstoff sind;
• R3 Dimethylamino ist und die verbleibenden Reste R1, R2, R4 und R5 Wasserstoff sind;
• alle Reste R1 bis R5 Wasserstoff sind;
• R2 Carboxy oder Carboxamid ist und die verbleibenden Reste R1, R2, R4 und R5
Wasserstoff sind; oder
• R1 und R2 oder R2 und R3 1 ,4-Buta-1,3-dienylen ist und die verbleibenden Reste R1 , R2, R4 und R5 Wasserstoff sind;
und insbesondere solche, bei denen
• R1 bis R5 Wasserstoff sind; oder
• einer der Reste R1 bis R5 Methyl oder Ethyl ist und die verbleibenden Reste R1 bis R5 Wasserstoff sind.
Als ganz besonders bevorzugte Pyridiniumionen (IVa) seien genannt 1 -Methyl pyridi- nium, 1-Ethylpyridinium, 1-(1-Butyl)pyridinium, 1-(1-Hexyl)pyridinium, 1-(1-Octyl)- pyridinium, 1-(1-Hexyl)-pyridinium, 1-(1-Octyl)-pyridinium, 1-(1-Dodecyl)-pyridinium,
1 -(1 -Tetradecyl)-pyridinium, 1 -(1 -Hexadecyl)-pyridinium, 1 ,2-Dimethylpyridinium,
1 -Ethyl-2-methylpyridinium, 1 -(1 -Butyl)-2-methylpyridinium, 1 -(1 -Hexyl)-2-methylpyri- dinium, 1-(1-Octyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Dodecyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Tetra- decyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Hexadecyl)-2-methylpyridinium, 1-Methyl-2-ethylpyri- dinium, 1 ,2-Diethylpyridinium, 1-(1-Butyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Hexyl)-2-ethylpyridi- nium, 1-(1-Octyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Dodecyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-
2-ethylpyridinium, 1 -(1 -Hexadecyl)-2-ethylpyridinium, 1 ,2-Dimethyl-5-ethyl-pyridinium,
1 ,5-Diethyl-2-methyl-pyridinium, 1-(1-Butyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Hexyl)-2- methyl-3-ethyl-pyridinium und 1-(1-Octyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Dodecyl)-2- methyl-3-ethyl-pyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium und 1-(1-
Hexadecyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium. Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyridaziniumionen (IVb) solche ein, bei denen
• R1 bis R4 Wasserstoff sind; oder • einer der Reste R1 bis R4 Methyl oder Ethyl ist und die verbleibenden Reste R1 bis R4 Wasserstoff sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyrimidiniumionen (IVc) solche ein, bei denen
• R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und R2 bis R4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind; oder
• R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist, R2 und R4 Methyl sind und R3 Wasserstoff ist.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyraziniumionen (IVd) solche ein, bei denen
• R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und R2 bis R4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind; • R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist, R2 und R4 Methyl sind und R3 Wasserstoff ist;
• R1 bis R4 Methyl sind; oder
• R1 bis R4 Methyl Wasserstoff sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Imidazoliumionen (IVe) solche ein, bei denen
• R1 Wasserstoff, Methyl, Ethyl, 1-Propyl, 1-Butyl, 1-Pentyl, 1-Hexyl, 1-Octyl, 2-Hydroxyethyl oder 2-Cyanoethyl und R2 bis R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl sind.
Als ganz besonders bevorzugte Imidazoliumionen (IVe) seien genannt 1-Methylimi- dazolium, 1-Ethylimidazolium, 1-(1-Butyl)-imidazolium, 1-(1-Octyl)-imidazolium, 1-(1- Dodecyl)-imidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-imidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-imidazolium, 1,3- Dimethylimidazolium, 1 -Ethyl-3-methylimidazolium, 1 -(1 -Butyl)-3-methylimidazolium, 1-(1-Butyl)-3-ethylimidazolium, 1-(1-Hexyl)-3-methyl-imidazolium, 1-(1-Hexyl)-3-ethyl- imidazolium, 1-(1-Hexyl)-3-butyl-imidazolium, 1-(1-Octyl)-3-methylimidazolium, 1-(1- Octyl)-3-ethylimidazolium, 1 -(1 -Octyl)-3-butylimidazolium, 1 -(1 -Dodecyl)-3-methyl- imidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3-ethylimidazolium, 1-(1-Dodecyl)-3-butylimidazolium, 1-(1- Dodecyl)-3-octylimidazolium, 1 -(1 -Tetradecyl)-3-methylimidazolium, 1 -(1 -Tetradecyl)-3- ethylimidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-3-butylimidazolium, ^(i-TetradecyO-S-octylimi- dazolium, 1 -(1 -HexadecyO-S-methylimidazoliunn, 1 -(1 -HexadecyO-S-ethylimidazoliunn, 1 -(1 -Hexadecyl)-3-butylimidazolium, 1 -(1 -HexadecyO-S-octylimidazoliunn, 1 ,2-Dimethyl- imidazolium, 1,2,3-Trimethylinnidazoliunn, 1-Ethyl-2,3-dimethylimidazoliunn, 1-(1-Butyl)- 2,3-dimethylimidazoliunn, 1 -(1 -Hexyl)-2,3-dimethyl-innidazoliunn, 1 -(1 -Octyl)-2,3-di- methylimidazolium, 1 ,4-Dimethylimidazoliunn, 1 ,3,4-Trimethylinnidazoliunn, 1,4-Di- methyl-3-ethylimidazoliunn, 3-butylimidazolium, 1 ,4-Dimethyl-3-octylimidazoliunn, 1 ,4,5-Trimethylinnidazoliunn, 1 ,3,4,5-Tetramethylinnidazoliunn, 1 ,4,5-Trimethyl-3-ethyl- imidazolium, 1,4,5-Trinnethyl-3-butylinnidazoliunn und 1 ,4,5-Trimethyl-3-octyl- imidazolium.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyrazoliumionen (IVf), (IVg) beziehungsweise (IVg') solche ein, bei denen
• R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und R2 bis R4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyrazoliumionen (IVh) solche ein, bei denen
• R1 bis R4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als 1-Pyrazoliniumionen (IVi) solche ein, bei denen
• unabhängig voneinander R1 bis R6 Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als 2-Pyrazoliniumionen (IVj) beziehungsweise (IVj') solche ein, bei denen
• R1 Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist und R2 bis R6 unabhängig vonein- ander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als 3-Pyrazoliniumionen (IVk) beziehungsweise (IVk') solche ein, bei denen
• R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl sind und R3 bis R6 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Imidazoliniumionen (IVI) solche ein, bei denen • R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl, 1-Butyl oder Phenyl sind, R3 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl sind und R5 und R6 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Imidazoliniumionen (IVm) beziehungsweise (IVm') solche ein, bei denen
• R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl sind und R 3 bis R6 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Imidazoliniumionen (IVn) beziehungsweise (IVn') solche ein, bei denen
• R1 bis R3 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl oder Ethyl sind und R4 bis R6 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Thiazoliumionen (IVo) beziehungsweise (I- Vo') sowie als Oxazoliumionen (IVp) solche ein, bei denen
• R1 Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist und R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als 1 ,2,4-Triazoliumionen (IVq), (IVq1) beziehungsweise (IVq") solche ein, bei denen
• R1 und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl sind und R3 Wasserstoff, Methyl oder Phenyl ist.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als 1 ,2,3-Triazoliumionen (IVr), (IVr') bezie- hungsweise (IVr") solche ein, bei denen
• R1 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind, oder R2 und R3 zusammen 1 ,4-Buta-1,3-dienylen ist.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Pyrrolidiniumionen (IVs) solche ein, bei denen
• R1 Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl ist und R2 bis R9 unabhängig vonein- ander Wasserstoff oder Methyl sind. Ganz besonders bevorzugt setzt man als Imidazolidiniumionen (IVt) solche ein, bei denen
• R1 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Phenyl sind und R2 und R3 sowie R5 bis R8 unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl sind.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Ammoniumionen (IVu) solche ein, bei denen
• R1 bis R3 unabhängig voneinander d- bis Ci8-Alkyl sind; oder
• R1 und R2 zusammen 1,5-Pentylen oder 3-Oxa-1 ,5-pentylen sind und R3 d- Cis-Alkyl, 2-Hydroxyethyl oder 2-Cyanoethyl ist.
Als ganz besonders bevorzugte Ammoniumionen (IVu) seien genannt Methyl-tri-(1- butyl)-ammonium, N,N-Dimethylpiperidinium und N,N-Dimethylmorpholinium.
Beispiele für die tertiären Amine, von denen sich die quatären Ammoniumionen der allgemeinen Formel (IVu) durch Quatemisierung mit den genannten Resten R ableiten, sind Diethyl-n-butylamin, Diethyl-tert-butylamin, Diethyl-n-pentylamin, Diethyl- hexylamin, Diethyloctylamin, Diethyl-(2-ethylhexyl)-amin, Di-n-propylbutylamin, Di-n- propyl-n-pentylamin, Di-n-propylhexylamin, Di-n-propyloctylamin, Di-n-propyl-(2-ethyl- hexyl)-amin, Di-isopropylethylamin, Di-iso-propyl-n-propylamin, Di-isopropyl-butylamin, Di-isopropylpentylamin, Di-iso-propylhexylamin, Di-isopropyloctylamin, Di-iso-propyl-(2- ethylhexyl)-amin, Di-n-butylethylamin, Di-n-butyl-n-propylamin, Di-n-butyl-n-pentylamin, Di-n-butylhexylamin, Di-n-butyloctylamin, Di-n-butyl-(2-ethylhexyl)-amin, N-n-Butyl- pyrrolidin, N-sek-Butylpyrrodidin, N-tert-Butylpyrrolidin, N-n-Pentylpyrrolidin, N1N- Dimethylcyclohexylamin, N,N-Diethylcyclohexylamin, N,N-Di-n-butylcyclohexylamin, N- n-Propylpiperidin, N-iso-Propylpiperidin, N-n-Butyl-piperidin, N-sek-Butylpiperidin, N- tert-Butylpiperidin, N-n-Pentylpiperidin, N-n-Butylmorpholin, N-sek-Butylmorpholin, N- tert-Butylmorpholin, N-n-Pentylmorpholin, N-Benzyl-N-ethylanilin, N-Benzyl-N-n-propyl- anilin, N-Benzyl-N-iso-propylanilin, N-Benzyl-N-n-butylanilin, N,N-Dimethyl-p-toluidin, N,N-Diethyl-p-toluidin, N,N-Di-n-butyl-p-toluidin, Diethylbenzylamin, Di-n-propyl- benzylamin, Di-n-butylbenzylamin, Diethylphenylamin, Di-n-Propylphenylamin und Di- n-Butylphenylamin.
Bevorzugte tertiäre Amine (IVu) sind Di-iso-propylethylamin, Diethyl-tert-butylamin, Di- iso-propylbutylamin, Di-n-butyl-n-pentylamin, N,N-Di-n-butylcyclohexylamin sowie tertiäre Amine aus Pentylisomeren. Besonders bevorzugte tertiäre Amine sind Di-n-butyl-n-pentylamin und tertiäre Amine aus Pentylisomeren. Ein weiteres bevorzugtes tertiäres Amin, das drei identische Reste aufweist, ist Triallylamin.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Guanidiniumionen (IVv) solche ein, bei denen
• R1 bis R5 Methyl sind.
Als ganz besonders bevorzugtes Guanidiniumion (IVv) sei genannt N.N.N'.N'.lsr.N"- Hexamethylguanidinium.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Choliniumionen (IVw) solche ein, bei denen
• R1 und R2 unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, 1-Butyl oder 1-Octyl sind und R3 Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Acetyl, -SO2OH oder -PO(OH)2 ist;
• R1 Methyl, Ethyl, 1-Butyl oder 1-Octyl ist, R2 eine -CH2-CH2-OR4-Gruppe ist und R3 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Acetyl, -SO2OH oder -PO(OH)2 sind; oder
• R1 eine -CH2-CH2-OR4-Gruppe ist, R2 eine -CH2-CH2-OR5-Gruppe ist und R3 bis R5 unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Acetyl, -SO2OH o- der -PO(OH)2 sind.
Besonders bevorzugte Choliniumionen (IVw) sind solche, bei denen R3 ausgewählt ist aus Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Acetyl, 5-Methoxy-3-oxa-pentyl, 8-Methoxy-3,6-dioxa- octyl, 11-Methoxy-3,6,9-trioxa-undecyl, 7-Methoxy-4-oxa-heptyl, 11-Methoxy-4,8-dioxa- undecyl, 15-Methoxy-4,8,12-trioxa-pentadecyl, 9-Methoxy-5-oxa-nonyl, 14-Methoxy- 5,10-oxa-tetradecyl, 5-Ethoxy-3-oxa-pentyl, 8-Ethoxy-3,6-dioxa-octyl, 11-Ethoxy-3,6,9- trioxa-undecyl, 7-Ethoxy-4-oxa-heptyl, 11-Ethoxy-4,8-dioxa-undecyl, 15-Ethoxy-4,8,12- trioxa-pentadecyl, 9-Ethoxy-5-oxa-nonyl oder 14-Ethoxy-5,10-oxa-tetradecyl.
Ganz besonders bevorzugt setzt man als Phosphoniumionen (IVx) solche ein, bei denen
• R1 bis R3 unabhängig voneinander CrCi8-Alkyl, insbesondere Butyl, Isobutyl, 1-Hexyl oder 1-Octyl sind. Unter den vorstehend genannten heterocyclischen Kationen sind die Pyridiniumionen, Pyrazolinium-, Pyrazoliumionen und die Imidazolinium- sowie die Imidazoliumionen bevorzugt. Weiterhin sind Ammoniumionen bevorzugt.
Insbesondere bevorzugt sind 1-Methylpyridinium, 1-Ethylpyridinium, 1-(1-Butyl)pyri- dinium, 1-(1-Hexyl)pyridinium, 1-(1-Octyl)pyridinium, 1-(1-Hexyl)-pyridinium, 1-(1- Octyl)-pyridinium, 1-(1-Dodecyl)-pyridinium, 1-(1-Tetradecyl)-pyridinium, 1-(1-Hexa- decyl)-pyridinium, 1,2-Dimethylpyridinium, i-Ethyl-2-methylpyridinium, 1-(1-Butyl)-2- methylpyridinium, 1-(1-Hexyl)-2-methylpyridinium, 1-(1-Octyl)-2-methylpyridinium, 1-(1- Dodecyl)-2-methylpyridinium, 1 -(1 -Tetradecyl)-2-methylpyridinium, 1 -(1 -Hexadecyl)-2- methylpyridinium, i-Methyl-2-ethylpyridinium, 1,2-Diethylpyridinium, 1-(1-Butyl)-2- ethylpyridinium, 1-(1-Hexyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Octyl)-2-ethylpyridinium, 1-(1-Dode- cyl)-2-ethylpyridinium, 1 -(1 -Tetradecyl)-2-ethylpyridinium, 1 -(1 -Hexadecyl)-2-ethyl- pyridinium, 1,2-Dimethyl-5-ethyl-pyridinium, 1,5-Diethyl-2-methyl-pyridinium, 1-(1- Butyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1 -(1 -Hexyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1 -(1 -Octyl)- 2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1 -(1 -Dodecyl^-methyl-S-ethyl-pyridinium, 1 -(1 -Tetra- decyl)-2-methyl-3-ethyl-pyridinium, 1 -(1 -Hexadecyl^-methyl-S-ethyl-pyridinium,
1-Methylimidazolium, 1-Ethylimidazolium, 1-(1-Butyl)-imidazolium, 1-(1-0ctyl)- imidazolium, 1-(1-Dodecyl)-imidazolium, 1-(1-Tetradecyl)-imidazolium, 1-(1-Hexa- decyl)-imidazolium, 1,3-Dimethylimidazolium, i-Ethyl-3-methylimidazolium, 1-(1-Butyl)- 3-methylimidazolium, 1 -(1 -Hexyl)-3-methyl-imidazolium, 1 -(1 -Octyl)-3-methylimida- zolium, 1 -(1 -Dodecyl)-3-methylimidazolium, 1 -(1 -TetradecyO-S-methylimidazolium, 1-(1-Hexadecyl)-3-methylimidazolium, 1,2-Dimethylimidazolium, 1 ,2,3-Trimethylimi- dazolium, 1-Ethyl-2,3-dimethylimidazoliunn, 1-(1-Butyl)-2,3-dimethylinnidazoliunn, 1-(1- Hexyl)-2,3-dimethyl-imidazolium und 1-(1-Octyl)-2,3-dimethylimidazolium, 1,4-Di- methylimidazolium, 1,3,4-Trimethylimidazolium, 1,4-Dimethyl-3-ethylimidazolium, 3-Bu- tylimidazolium, i^-Dimethyl-S-octylimidazolium, 1 ,4,5-Trimethylimidazolium, 1 ,3,4,5- Tetramethylimidazolium, 1 ^.S-Trimethyl-S-ethylimidazolium, 1 AS-Trimethyl-S- butylimidazolium und 1,4,5-Trimethyl-3-octylimidazolium.
Bei den in den Formeln (lila) bis (MIj) genannten Metallkationen [M1J+, [M2J+, [M3J+, [M4J2+ und [M5J3+ handelt es sich im Allgemeinen um Metallkationen der 1., 2., 6., 7., 8., 9., 10., 11., 12. und 13. Gruppe des Periodensystems. Geeignete Metallkationen sind beispielsweise Li+, Na+, K+, Cs+, Mg2+, Ca2+, Ba2+, Cr3+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Ag+, Zn2+ und Al3+.
Als Anionen sind prinzipiell alle Anionen einsetzbar. Das Anion [Y]n~ der ionischen Flüssigkeit ist beispielsweise ausgewählt aus
• der Gruppe der Halogenide und halogenhaltigen Verbindungen der Formel:
F, Cr, Br", r, BF4 ", PF6 ", AICI4 ", AI2CI7 ", AI3CIi0 ", AIBr4 ", FeCI4 ", BCI4 ", SbF6 ", AsF61 ZnCI3 ", SnCI3 ", CuCI2 ", CF3SO3 ", (CF3SOs)2N", CF3CO2 ", CCI3CO2 ", CN", SCN", OCN"
• der Gruppe der Sulfate, Sulfite und Sulfonate der allgemeinen Formel: SO4 2", HSO4 ", SO3 2", HSO3 ", R3OSO3 ", R3SO3 "
• der Gruppe der Phosphate der allgemeinen Formel PO4 3", HPO4 2", H2PO4 ", R3PO4 2", HR3PO4 ", R3RbPO4 " • der Gruppe der Phosphonate und Phosphinate der allgemeinen Formel:
R3HPO3 ",R3RbPO2 ", R3RbPO3 "
• der Gruppe der Phosphite der allgemeinen Formel: PO3 3", HPO3 2", H2PO3 ", R3PO3 2", R3HPO3 ", R3RbPO3 "
• der Gruppe der Phosphonite und Phosphinite der allgemeinen Formel: R3RbP02 ", R3HPO2 ", R3RbPO", R3HPO"
• der Gruppe der Carbonsäuren der allgemeinen Formel: R3COO"
• der Gruppe der Borate der allgemeinen Formel:
BO3 3", HBO3 2", H2BO3 ", R3RbBO3 ", R3HBO3 ", R3BO3 2", B(0R3)(0Rb)(0Rc)(0Rd)", B(HSO4)", B(R3S04)"
• der Gruppe der Boronate der allgemeinen Formel: R3BO2 2", R3RbBO"
• der Gruppe der Carbonate und Kohlensäureester der allgemeinen Formel: HCO3 ", CO3 2", R3CO3 " • der Gruppe der Silikate und Kieselsäuresäureester der allgemeinen Formel: SiO4 4", HSiO4 3", H2SiO4 2", H3SiO4 ", R3SiO4 3", R3RbSi04 2", R3RbRcSi04 ", HR3SiO4 2", H2R3SiO4 ", HR3R15SiO4 "
• der Gruppe der Alkyl- bzw. Arylsilan-Salze der allgemeinen Formel: R3SiO3 3", R3RbSi02 2", R3RbRcSi0", R3RbRcSi03 ", R3RbRcSi02 ", R3RbSi03 2" • der Gruppe der Carbonsäureimide, Bis(sulfonyl)imide und Sulfonylimide der allgemeinen Formel:
Figure imgf000023_0001
der Gruppe der Methide der allgemeinen Formel:
SO2-R9
Rb-O2S' SO9-RC
• der Gruppe der Alkoxide und Aryloxide der allgemeinen Formeln: RaO";
• der Gruppe der Halometallate der allgemeinen Formel [MqHaIr]8-, wobei M für ein Metall und HaI für Fluor, Chlor, Brom oder lod steht, q und r gan- ze positive Zahlen sind und die Stöchiometrie des Komplexes angeben und s eine ganze positive Zahl ist und die Ladung des Komplexes angibt;
• der Gruppe der Sulfide, Hydrogensulfide, Polysulfide, Hydrogenpolysulfide und Thiolate der allgemeinen Formeln:
S2-, HS", [Sv]2-, [HSv]-, [R3S]-, wobei v eine ganze positive Zahl von 2 bis 10 ist;
• der Gruppe der komplexen Metallionen wie Fe(CN)6 3", Fe(CN)6 4", MnO4 ", Fe(CO)4 ".
Darin bedeuten Ra, Rb, Rc und Rd unabhängig voneinander jeweils Wasserstoff, Ci- C30-AIkVl, gegebenenfalls durch ein oder mehrere nicht-benachbarte Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Iminogruppen unterbrochenes C2-Ci8-Alkyl, C6-Ci4-Aryl, C5-Ci2-Cycloalkyl oder einen fünf- bis sechsgliedrigen, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisenden Heterocyclus, wobei zwei von ihnen gemeinsam einen ungesättigten, gesättigten oder aromatischen, gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere unsubstituierte oder substituierte Iminogruppen unterbrochenen Ring bilden können, wobei die genannten Reste jeweils zusätzlich durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Hetero- atome und/oder Heterocyclen substituiert sein können.
Darin sind gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes CrCi8-Alkyl beispielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, sec-Butyl, tert.-Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, 2-Ethylhexyl, 2,4,4-Trimethylpentyl, Decyl, Dodecyl, Tetradecyl, Hexadecyl, Oc- tadecyl, 1,1-Dimethylpropyl, 1,1-Dimethylbutyl, 1 ,1 ,3,3-Tetramethylbutyl, Benzyl, 1- Phenylethyl, α,α-Dimethylbenzyl, Benzhydryl, p-Tolylmethyl, 1-(p-Butylphenyl)-ethyl, p- Chlorbenzyl, 2,4-Dichlorbenzyl, p-Methoxybenzyl, m-Ethoxybenzyl, 2-Cyanoethyl, 2- Cyanopropyl, 2-Methoxycarbonethyl, 2-Ethoxycarbonylethyl, 2-Butoxycarbonylpropyl, 1 ,2-Di-(methoxycarbonyl)-ethyl, 2-Methoxyethyl, 2-Ethoxyethyl, 2-Butoxyethyl, Dietho- xymethyl, Diethoxyethyl, 1,3-Dioxolan-2-yl, 1,3-Dioxan-2-yl, 2-Methyl-1,3-dioxolan-2-yl, 4-Methyl-1 ,3-dioxolan-2-yl, 2-lsopropoxyethyl, 2-Butoxypropyl, 2-Octyloxyethyl, Chlor- methyl, Trichlormethyl, Trifluormethyl, 1,1-Dimethyl-2-chlorethyl, 2-Methoxyisopropyl, 2-Ethoxyethyl, Butylthiomethyl, 2-Dodecylthioethyl, 2-Phenlythioethyl, 2,2,2- Trifluorethyl, 2-Hydroxyethyl, 2-Hydroxypropyl, 3-Hydroxypropyl, 4-Hydroxybutyl, 6- Hydroxyhexyl, 2-Aminoethyl, 2-Aminopropyl, 4-Aminobutyl, 6-Aminohexyl, 2-Methyl- aminoethyl, 2-Methylaminopropyl, 3-Methylaminopropyl, 4-Methylaminobutyl, 6-Methyl- aminohexyl, 2-Dimethylaminoethyl, 2-Dimethylaminopropyl, 3-Dimethylaminopropyl, 4- Dimethylaminobutyl, 6-Dimethylaminohexyl, 2-Hydroxy-2,2-dimethylethyl, 2-Phe- noxyethyl, 2-Phenoxypropyl, 3-Phenoxypropyl, 4-Phenoxybutyl, 6-Phenoxyhexyl, 2- Methoxyethyl, 2-Methoxypropyl, 3-Methoxypropyl, 4-Methoxybutyl, 6-Methoxyhexyl, 2- Ethoxyethyl, 2-Ethoxypropyl, 3-Ethoxypropyl, 4-Ethoxybutyl oder 6-Ethoxyhexyl.
Gegebenenfalls durch ein oder mehrere nicht-benachbarte Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Imi- nogruppen unterbrochenes C2-Ci8-Alkyl sind beispielsweise 5-Hydroxy-3-oxapentyl, 8- Hydroxy-3,6-dioxaoctyl, 11-Hydroxy-3,6,9-trioxaundecyl, 7-Hydroxy-4-oxaheptyl, 11- Hydroxy-4,8-dioxaundecyl, 15-Hydroxy-4,8,12-trioxapentadecyl, 9-Hydroxy-5-oxa- nonyl, 14-Hydroxy-5,10-oxatetradecyl, 5-Methoxy-3-oxapentyl, 8-Methoxy-3,6-dioxa- octyl, 11-Methoxy-3,6,9-trioxaundecyl, 7-Methoxy-4-oxaheptyl, 11-Methoxy-4,8-dioxa- undecyl, 15-Methoxy-4,8,12-trioxapentadecyl, 9-Methoxy-5-oxanonyl, 14-Methoxy- 5,10-oxatetradecyl, 5-Ethoxy-3-oxapentyl, 8-Ethoxy-3,6-dioxaoctyl, H-Ethoxy-3,6,9- trioxaundecyl, 7-Ethoxy-4-oxaheptyl, 11-Ethoxy-4,8-dioxaundecyl, 15-Ethoxy-4,8,12- trioxapentadecyl, 9-Ethoxy-5-oxanonyl oder 14-Ethoxy-5,10-oxatetradecyl.
Bilden zwei Reste einen Ring, so können diese Reste gemeinsam beispielsweise als anellierter Baustein 1,3-Propylen, 1,4-Butylen, 2-Oxa-1 ,3-propylen, 1-Oxa-1 ,3- propylen, 2-Oxa-1,3-propenylen, 1-Aza-1 ,3-propenylen, 1-CrC4-Alkyl-1-aza-1,3- propenylen, 1,4-Buta-1,3-dienylen, 1-Aza-1,4-buta-1,3-dienylen oder 2-Aza-1,4-buta- 1 ,3-dienylen bedeuten.
Die Anzahl der nicht-benachbarten Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder Imi- nogruppen ist grundsätzlich nicht beschränkt, bzw. beschränkt sich automatisch durch die Größe des Rests oder des Ringbausteins. In der Regel beträgt sie nicht mehr als 5 in dem jeweiligen Rest, bevorzugt nicht mehr als 4 oder ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 3. Weiterhin befinden sich zwischen zwei Heteroatomen in der Regel mindestens ein, bevorzugt mindestens zwei Kohlenstoffatom(e). Substituierte und unsubstituierte Iminogruppen können beispielsweise Innino-, Methyli- mino-, iso-Propylimino, n-Butylimino oder tert-Butylimino sein.
Unter dem Begriff „funktionelle Gruppen" sind beispielsweise die folgenden zu verste- hen: Carboxy, Carboxamid, Hydroxy, Di-(Ci-C4-Alkyl)-amino, CrC4-Alkyloxycarbonyl, Cyano oder d-C4-Alkoxy. Dabei ist Ci bis C4-Alkyl Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n- Butyl, sec-Butyl oder tert.-Butyl.
Gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C6-Ci4-Aryl sind beispielsweise Phenyl, ToIyI, XyIyI, α-Naphthyl, ß-Naphthyl, 4-Diphenylyl, Chlorphenyl, Dichlorphenyl, Trichlorphenyl, Difluorphenyl, M ethyl phenyl, Dimethylphenyl, Trimethylphenyl, Ethyl- phenyl, D iethyl phenyl, iso-Propylphenyl, tert.-Butylphenyl, Dodecyl phenyl, Metho- xyphenyl, Dimethoxyphenyl, Ethoxyphenyl, Hexyloxyphenyl, Methylnaphthyl, Isopro- pylnaphthyl, Chlomaphthyl, Ethoxynaphthyl, 2,6-Dimethylphenyl, 2,4,6- Trimethyl phenyl, 2,6-Dimethoxyphenyl, 2,6-Dichlorphenyl, 4-Bromphenyl, 2- oder 4- Nitrophenyl, 2,4- oder 2,6-Dinitrophenyl, 4-Dimethylaminophenyl, 4-Acetyl phenyl, Me- thoxyethyl phenyl oder Ethoxymethyl phenyl.
Gegebenenfalls durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiertes C5-Ci2-Cycloalkyl sind beispielsweise Cyclo- pentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl, Cyclododecyl, Methylcyclopentyl, Dimethylcyclopentyl, Methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, Diethylcyclohexyl, Butylcyclohexyl, Methoxycyc- lohexyl, Dimethoxycyclohexyl, Diethoxycyclohexyl, Butylthiocyclohexyl, Chlorcyclohe- xyl, Dichlorcyclohexyl, Dichlorcyclopentyl sowie ein gesättigtes oder ungesättigtes bi- cyclisches System wie Norbornyl oder Norbomenyl.
Ein fünf- bis sechsgliedriger, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisender Heterocyclus ist beispielsweise Furyl , Thiophenyl, Pyryl, Pyridyl, Indolyl, Ben- zoxazolyl, Dioxolyl, Dioxyl, Benzimidazolyl, Benzthiazolyl, Dimethylpyridyl, Methylchi- nolyl, Dimethylpyryl, Methoxifuryl, Dimethoxipyridyl, Diflourpyridyl, Methylthiophenyl, Isopropylthiophenyl oder tert.-Butylthiophenyl.
Bevorzugte Anionen sind ausgewählt aus der Gruppe der Halogenide und halogenhal- tigen Verbindungen, der Gruppe der Carbonsäuren, der Gruppe der Sulfate, Sulfite und Sulfonate sowie der Gruppe der Phosphate.
Bevorzugte Anionen sind Chlorid, Bromid, lodid, SCN", OCN", CN", Acetat, d-C4 Alkyl- sulfate, Ra-COO", R3SO3 ", RaRbPO4 ", Methansulfonate, Tosylat, CrC4 Dialkylphospha- te, Hydrogensulfat oder Tetrachloraluminat. Besonders bevorzugte Anionen sind Cl", CH3COO" oder CH3SO3 ".
In der ionischen Flüssigkeit liegen Kationen sowie Anionen vor. Innerhalb der ionischen Flüssigkeit wird vom Kation ein Proton oder ein Alkylrest an das Anion übertragen. Hierdurch entstehen zwei neutrale Moleküle. Es liegt also ein Gleichgewicht vor, in welchem Anionen, Kationen und die zwei daraus gebildeten neutralen Moleküle vorliegen.
Vorzugsweise weist die Lösung eine Temperatur von höchstens 180°C auf. Mehr bevorzugt weist die Lösung der vorliegenden Erfindung eine Temperatur von höchstens 160°C, weiterhin mehr bevorzugt von höchstens 120°C und besonders bevorzugt von höchstens 1000C auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Anteil an stickstoffhaltiger Base 6 - 20 Gew.-%, mehr bevorzugt 6 - 15 Gew.-%, weiter mehr bevorzugt 6 bis 14 Gew.-%, weiter mehr bevorzugt 6 bis 13 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 6 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung. Weiterhin bevorzugt ist ein Anteil von 7 bis 14 Gew.-%, insbesondere 8 bis 13 Gew.-%.
Die stickstoffhaltige Base ist vorzugsweise eine Verbindung, deren Stickstoffatom oder -atome primär, sekundär oder tertiär sind und aus den quartären Verbindungen der Formeln (IVa) bis (IVw) hergeleitet ist, wobei der den quartären Stickstoff bildende Rest R nicht vorhanden ist und die übrigen Substituenten unabhängig voneinander die oben angegebene Bedeutung haben und auch gegebenenfalls zusätzlich Wasserstoff sein können.
Vorzugsweise kann die Base aus dem in der ionischen Flüssigkeit vorhandenen Kation, sofern dieses eine quartäre stickstoffhaltige Verbindung ist, hergeleitet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass dies nicht der Fall ist.
Weiterhin bevorzugte Basen sind in DE-A 102 02 838 von Seite 4, Zeile 17 bis Seite 7, Zeile 51 aufgeführt, auf deren diesbezüglichen Offenbarungsgehalt hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Besonders bevorzugte Basen sind Amine, Imidazole, Monoethylamin, Isoprpylamin, Ethylhexylamin, Ethanolamin oder Imidazol.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Lösung die Schritte enthaltend Zugeben von Cellulose zu einer Lösung enthaltend eine ionische Flüssigkeit enthaltend Anionen und Kationen als Lösemittel und 6 bis 30 Gew.-% einer stickstoffhaltigen Base bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung und
- Vermischen der Lösung, bis die Cellulose vollständig aufgelöst ist.
Das Vermischen erfolgt vorzugsweise durch Rühren, Schütteln und/oder mit Hilfe von Mikrowellen.
Vorzugsweise erfolgt das Auflösen innerhalb von 3 Tagen, mehr bevorzugt innerhalb eines Tages und besonders bevorzugt innerhalb von 12 Stunden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung zur physikalischen oder chemischen Behandlung von Cellulose.
Die chemische Behandlung kann die Oxidation, Reduktion, Pyrolyse, Hydrolyse, Iso- merisierung, Veresterung, Alkoxylierung oder Copolymerisation umfassen.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiele
Eine Menge einer ionischen Flüssigkeit und eines Amins wird unter Rühren bei 95 °C vorgelegt und mit einer Menge Cellulosepulver versetzt. Die Mischung wird bei 95 0C gerührt bis sich die Cellulose vollständig gelöst hat. Außerdem wird die dafür benötigte Zeit bestimmt.
Die Ansatzgrößen und Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.
Figure imgf000029_0001
BMIM = 1-n-Butyl-3-methylimidazolium

Claims

Patentansprüche
1. Eine Lösung enthaltend Cellulose, eine ionische Flüssigkeit enthaltend Anionen und Kationen als Lösemittel und 6 - 30 Gew.-% einer stickstoffhaltigen Base bezo- gen auf das Gesamtgewicht der Lösung.
2. Lösung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Cellulose mit mehr als 1 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung in der Lösung enthalten ist.
3. Lösung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Anionen und Kationen ein Salz der allgemeinen Formel (I)
[A]; [Y]n- (I),
in der n für 1 , 2, 3 oder 4 steht, [A]+ für ein quartäres Ammonium-Kation, ein Oxo- nium-Kation, ein Sulfonium-Kation oder ein Phosphonium-Kation und [Y]n~ für ein ein-, zwei-, drei- oder vierwertiges Anion steht;
gemischte Salze der allgemeinen Formeln (II)
[A1]+[A2]+ [Y]n- (IIa), wobei n = 2;
[A1]+[A2]+[A3]+ [Yf (IIb), wobei n = 3; oder [A1]+[A2]+[A3]+[A4]+ [Yf (Mc), wobei n = 4 und
wobei [A1J+, [A2J+, [A3J+ und [A4J+ unabhängig voneinander aus den für [A]+ genannten Gruppen ausgewählt sind und [Y]n~ die unter (A) genannte Bedeutung besitzt; oder
gemischte Salze der allgemeinen Formeln (IM)
[A1J+[A2J+[A3J+[M1J+ [Y]n- (I I Ia), wobei n = 4;
[A1J+[A2J+[M1J+[M2J+ [Y]n- (MIb), wobei n = 4;
[A1J+[M1J+[M2J+[M3J+ [Y]n- (I I Ic), wobei n = 4;
[A1J+[A2J+[M1J+ [Y]n- (I I Id), wobei n = 3; [A1J+[M1J+[M2J+ [Y]n- (MIe), wobei n = 3;
[A1J+[M1J+ [Y]n- (I I If), wobei n = 2;
[A1J+[A2J+[M4J2+ [Y]n- (I I Ig), wobei n = 4;
[A1J+[M1J+[M4J2+ [Y]n- (MIh), wobei n = 4;
[A1J+[M5J3+ [Y]n- (MIi)1 wobei n = 4; oder [A1J+[M4J2+ [Y]n- (MIj)1 wobei n = 3 und wobei [A1J+, [A2J+ und [A3J+ unabhängig voneinander aus den für [A]+ genannten Gruppen ausgewählt sind, [Y]n~ die unter (A) genannte Bedeutung besitzt und [M1J+, [M2J+, [M3J+ einwertige Metallkationen, [M4J2+ zweiwertige Metallkationen und [M5J3+ dreiwertige Metallkationen bedeuten, bilden.
4. Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit mindestens ein Kation enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kationen der Formeln (IVa) bis (IVy):
Figure imgf000031_0001
(IVa) (IVb) (IVc)
Figure imgf000031_0002
(IVd) (IVe) (IVf)
Figure imgf000031_0003
(IVg) (IVg1) (IVh)
Figure imgf000032_0001
(IVi) (ivj) (IVj1)
Figure imgf000032_0002
(IVk) (IVk1) (IVI)
Figure imgf000032_0003
(IVm) (IVm1) (IVn)
Figure imgf000032_0004
Figure imgf000033_0001
(IVp) (IVq) (IVq1)
Figure imgf000033_0002
(IVq") (IVr) (IVr1)
Figure imgf000033_0003
Figure imgf000033_0004
(IVu) (IVv) (IVw) R3— P-R S-R'
(IVx) (IVy)
sowie Oligomere, die diese Struktur enthalten, wobei
• der Rest R für Wasserstoff, einen Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen steht; und
• die Reste R1 bis R9 unabhängig voneinander für Wasserstoff, eine Sulfo- Gruppe oder einen Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen stehen und wobei die Reste R1 bis R9, welche in den oben genannten Formeln (IV) an ein Kohlenstoffatom (und nicht an ein Heteroatom) gebunden sind, zusätzlich auch für Halogen oder eine funktionelle Gruppe stehen können; oder
zwei benachbarte Reste aus der Reihe R1 bis R9 zusammen auch für einen zwei- bindigen, Kohlenstoff enthaltenden organischen, gesättigten oder ungesättigten, acyclischen oder cyclischen, aliphatischen, aromatischen oder araliphatischen, unsubstituierten oder durch 1 bis 5 Heteroatome oder funktionelle Gruppen unterbrochenen oder substituierten Rest mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen stehen können.
Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit mindestens ein Anion enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
• der Gruppe der Halogenide und halogenhaltigen Verbindungen der Formel: F1 Cl", Br", r, BF4 ", PF6 ", AICI4 ", AI2CI7 ", AI3CIi0 ", AIBr4 ", FeCI4 ", BCI4 ", SbF6 ", AsF6,"
ZnCI3 ", SnCI3 ", CuCI2 ", CF3SO3 ", (CF3SO3J2N", CF3CO2 ", CCI3CO2 ", CN", SCN", OCN", • der Gruppe der Sulfate, Sulfite und Sulfonate der allgemeinen Formel: SO4 2", HSO4 ", SO3 2", HSO3 ", R3OSO3 ", R3SO3 ", • der Gruppe der Phosphate der allgemeinen Formel
PO4 3", HPO4 2", H2PO4 ", R3PO4 2", HR3PO4 ", R3RbPO4 ",
• der Gruppe der Phosphonate und Phosphinate der allgemeinen Formel: R3HPO3 ",R3RbPO2 ", R3RbPO3 ",
• der Gruppe der Phosphite der allgemeinen Formel: PO3 3", HPO3 2", H2PO3 ", R3PO3 2", R3HPO3 ", R3RbPO3 ",
• der Gruppe der Phosphonite und Phosphinite der allgemeinen Formel: R3RbP02 ", R3HPO2 ", R3RbP0", R3HPO",
• der Gruppe der Carbonsäuren der allgemeinen Formel: R3COO", • der Gruppe der Borate der allgemeinen Formel:
BO3 3", HBO3 2", H2BO3 ", R3RbBO3 ", R3HBO3 ", R3BO3 2", B(0R3)(0Rb)(0Rc)(0Rd)", B(HSO4)", B(R3S04)",
• der Gruppe der Boronate der allgemeinen Formel: R3BO2 2", R3RbB0", • der Gruppe der Carbonate und Kohlensäureester der allgemeinen Formel:
HCO3 ", CO3 2", R3CO3 ",
• der Gruppe der Silikate und Kieselsäuresäureester der allgemeinen Formel: SiO4 4", HSiO4 3", H2SiO4 2", H3SiO4 ", R3SiO4 3", R3RbSi04 2", R3RbRcSi04 ", HR3Si04 : H2R3SiO4 ", HR3R15SiO4 ", • der Gruppe der Alkyl- bzw. Arylsilan-Salze der allgemeinen Formel:
R3SiO3 3", R3RbSi02 2", R3RbRcSi0", R3RbRcSi03 ", R3RbRcSi02 ", R3RbSi03 2",
• der Gruppe der Carbonsäureimide, Bis(sulfonyl)imide und Sulfonylimide der allgemeinen Formel:
Figure imgf000035_0001
der Gruppe der Methide der allgemeinen Formel:
SO2-R9
Rb-O2S' SO9-RC
• der Gruppe der Alkoxide und Aryloxide der allgemeinen Formel RaO",
• der Gruppe der Halometallate der allgemeinen Formel [MqHaIr]8", wobei M für ein Metall und HaI für Fluor, Chlor, Brom oder lod steht, q und r ganze positive Zahlen sind und die Stöchiometrie des Komplexes angeben und s eine ganze positive Zahl ist und die Ladung des Komplexes angibt;
• der Gruppe der Sulfide, Hydrogensulfide, Polysulfide, Hydrogenpolysulfide und Thiolate der allgemeinen Formeln: S2-, HS", [Sv]2-, [HSv]-, [R3S]-, wobei v eine ganze positive Zahl von 2 bis 10 ist; und
• der Gruppe der komplexen Metallionen wie Fe(CN)6 3", Fe(CN)6 4", MnO4 ",
Fe(CO)4 " wobei
Ra, Rb, Rc und Rd unabhängig voneinander jeweils Wasserstoff, Ci-Ci8-Alkyl, gegebenenfalls durch ein oder mehrere nicht-benachbarte Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere substituierte oder unsubstituierte Imi- nogruppen unterbrochenes C2-Ci8-Alkyl, C6-Ci4-Aryl, C5-Ci2-Cycloalkyl oder ei- nen fünf- bis sechsgliedrigen, Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Schwefelatome aufweisenden Heterocyclus sind, wobei zwei von ihnen gemeinsam einen ungesättigten, gesättigten oder aromatischen, gegebenenfalls durch ein oder mehrere Sauerstoff- und/oder Schwefelatome und/oder ein oder mehrere unsubstituierte oder substituierte Iminogruppen unterbrochenen Ring bilden können, wobei die genannten Reste jeweils zusätzlich durch funktionelle Gruppen, Aryl, Alkyl, Aryl- oxy, Alkyloxy, Halogen, Heteroatome und/oder Heterocyclen substituiert sein können.
6. Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lö- sung eine Temperatur von höchstens 1800C aufweist. 7. Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der stickstoffhaltigen Base 6 - 20 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung beträgt.
8. Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die stickstoffhaltige Base eine Verbindung ist, deren Stickstoffatom oder -atome primär, sekundär oder tertiär sind und aus den quartären Verbindungen der Formeln (Ia) bis (Iw) hergeleitet ist, wobei der den quartären Stickstoff der quartären Verbindungen bildende Rest R nicht vorhanden ist und die übrigen Substituenten unabhängig voneinander die in Anspruch 4 angegebene Bedeutung haben und auch gegebenenfalls zusätzlich Wasserstoff sein können.
9. Verfahren zur Herstellung einer Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 die Schritte enthaltend
a. Zugeben von Cellulose zu einer Lösung enthaltend eine ionische Flüssigkeit enthaltend Anionen und Kationen als Lösemittel und 6 bis 30 Gew.-% einer stickstoffhaltigen Base bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung und
b. Vermischen der Lösung, bis die Cellulose vollständig aufgelöst ist.
10. Verwendung einer Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur physikalischen oder chemischen Behandlung von Cellulose.
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