[发明专利]元素的溶剂

说明书

本发明涉及离子液体作为用于元素比如磷、硒、碲和硫以及它们的化合物的溶剂的用途。

在化学工业中硫被认为是一种非常重要的原料，并且含硫化合物对于所有生命都是不可或缺的。因此，它的化学具有极大的重要性，但是由于缺乏提供良好的溶解度并且一起使用是环境安全的合适溶剂而受到限制。

众所周知的溶剂是二硫化碳(CS₂)(硫的溶解度：在17℃为0.34g g^-1)。然而，由于其不利和有害的物理性质，包括高毒性、挥发性、可燃性和低沸点，二硫化碳并不是一种普遍适合的溶剂。

用于溶解硫还已知的是一氯化硫(Cl₂S₂)。然而，类似于二硫化碳，由于其毒性、低蒸汽压和对水分的敏感性(与水剧烈反应而形成氯化氢、二氧化硫和硫化氢)，这种溶剂难于一起使用。

因此，需要开发使硫(以及磷、硒和碲)化学的研究变得更容易和安全，并且允许更环境友好的工业规模化过程的溶剂。

离子液体是在过去几年中开发的新的一类溶剂。

如在此所用的术语″离子液体″指能够通过熔化固体制备，并且在如此制备时，只由离子组成的液体。离子液体可以衍生自有机盐。

离子液体可以由包含一种阳离子和一种阴离子的均质(homogeneous)物质形成，或者可以由多于一种的阳离子和/或阴离子组成。因此，离子液体可以由多于一种的阳离子和一种阴离子组成。离子液体还可以由一种阳离子和一种或多种阴离子组成。因此，本发明的混合盐可以包括含有阴离子和阳离子的混合盐。

总之，如在此所用的术语″离子液体″可以指由一种盐(一种阳离子种类和一种阴离子种类)组成的均质混合物，或者它可以指含有多于一种的阳离子和/或多于一种的阴离子的非均质混合物。

相比于分子溶剂，离子液体的主要优点是它们的不挥发性、低毒性、低可燃性、在宽温度范围(200-250℃)的可应用性以及再循环的可能性，这些性质使得它们对环境友好。这样的溶剂对于工业过程当然是非常需要的。此外，由于它们的离子结构，它们通常改变普通试剂的反应性或反应的区域-或立体选择性，从而导致更快的反应和更高的收率。

多种可允许的阳离子和阴离子使得它们的物理性质比如粘度、密度、水溶解度等对于几乎全部反应都是“可调的”。

本发明的发明人已经开发了一系列的离子液体，该离子液体可以用作选自磷、硒、碲和/或硫中的元素的溶剂，从而避免了使用高毒性和迄今已知对环境不友好的溶剂的需要。

本发明描述了特别开发的离子液体作为用于磷、硒、碲和硫，优选硫和硒并且最优选硫的溶剂的用途。通过将离子液体用作溶剂，能够进行元素磷、硒、碲和硫，优选硫的化学反应以及纯化和重结晶。

术语″元素的″指该元素不结合于含有任何其它元素的分子中。因此，在硫的情况下，硫可以处于S₈的元素形式，即，处于八聚体(octomeric)分子S₈的形式。

此外，离子液体的使用避免了对危险的有毒溶剂如二硫化碳和一氯化硫的需要。

根据本发明的一个方面，提供离子液体作为用于磷、硒、碲和/或硫的溶剂的用途，所述离子液体由至少一种阳离子和至少一种软阴离子构成。优选将该离子液体用作硫或硒的溶剂，最优选用作硫溶剂。

硬和软离子的原理在化学中是熟知的(参见，高等有机化学(AdvancedOrganic Chemistry)，March J；以及d区化学(d-Block Chemistry)，Winter MJ)。软离子是低电负性和高极化性的离子。相反，硬离子具有高电负性和低极化性，例如，[SO₃OR]^-。

尽管不受任何理论的束缚，但是本发明的发明人认为，当存在于阴离子中时，与F＞O＞N相比，元素S、Se、Te、P、As、Sg和离子Br^-、I^-和(Cl^--不同样多)增加溶解度，即，F具有最大的溶解度降低效应。

优选地，软阴离子是芳族的。

优选地，软阴离子是碱性的。

还更优选地，软阴离子是芳族和碱性的。