[发明专利]用于过滤有机溶液的氧化石墨烯膜

说明书

本发明涉及可以用于从有机溶液中除去溶质的膜。本发明还涉及使用所述膜的方法以及所述膜用于过滤有机溶液的用途。所述膜是薄的氧化石墨烯(GO)层压材料膜。

本发明涉及可以用于从有机溶液中除去溶质的膜。本发明还涉及使用所述膜的方法以及所述膜用于过滤有机溶液的用途。这些膜是薄的氧化石墨烯(GO)层压材料膜(laminate membrane)。

背景

在有机合成领域中，并且特别是在药物的大规模生产领域中，经常需要从溶解在那些溶剂中的有机产物(合成的期望的最终产物或在合成期间形成的合成中间体)中除去有机溶剂。通常，这使用蒸馏技术来实现，蒸馏技术需要加热和应用真空两者。这样的技术的能耗是高的。

从有机溶质中除去溶剂的可选择的方法是有机溶剂纳滤(organic solventnanofiltration)(OSN)，溶液穿过膜，所述溶剂穿过该膜但有机产物不穿过该膜。商业纳滤膜是Vandezande等人；Chem Soc Rev.2008,37,365-405；Marchetti等人；Chem.Rev.,2014,11中的聚合物。这样的膜当被暴露于有机溶剂时可以变得被侵蚀，给予它们短的有效寿命。商业聚合物膜也倾向于为有机产物提供小于100％的截留(rejection)，降低收率，并且因此降低合成的效率。溶剂通量也可以是低的。

具有大于100nm的厚度的氧化石墨烯层压材料膜已经被示出允许水通过，但排除溶质，并且特别是具有大于的水合半径的任何溶质(参见WO2015/075451)。有机溶剂不穿过这样的膜。

本发明的某些实施方案的目的是提供新的膜和使用所述膜的方法，所述膜对于有机溶液的纳滤是有用的。本发明的某些实施方案的目的是提供新的膜和使用所述膜的方法，所述膜提供比现有技术的膜改善的化学稳定性和/或更长的寿命。本发明的某些实施方案的目的是提供新的膜和使用所述膜的方法，所述膜排除了比现有技术的膜更大量的产物。本发明的某些实施方案的目的是提供新的膜和使用所述膜的方法，所述膜提供比现有技术的膜更高的溶剂通量。

本公开内容的简述

在本发明的第一方面中，提供了氧化石墨烯层压材料膜；

其中该层压材料膜包含多个氧化石墨烯薄片，所述氧化石墨烯薄片具有使得所述薄片的大于75％具有大于3μm的最短横向尺寸的尺寸分布；并且

其中该氧化石墨烯层压材料膜的厚度不超过80nm。

在本发明的第二方面中，提供了减少有机溶液中的至少一种溶质的量以产生贫含所述一种溶质或更多种溶质的产物溶液的方法；所述方法包括：

(a)使氧化石墨烯层压材料膜的第一面与包含一种溶质或更多种溶质的有机溶液接触；和

(b)从所述膜的第二面或从所述膜的第二面的下游回收该产物溶液和/或从所述膜的第一面或从所述膜的第一面的下游回收包含被排除的一种溶质或更多种溶质的残余物；

其中该氧化石墨烯层压材料膜的厚度不超过80nm；并且其中该层压材料膜包含多个氧化石墨烯薄片。

在本发明的第三方面中，提供了氧化石墨烯层压材料膜用于减少有机溶液中的至少一种溶质的量的用途；

其中该氧化石墨烯层压材料膜的厚度不超过80nm；并且其中该层压材料膜包含多个氧化石墨烯薄片。

本发明人已经发现厚度小于80nm的氧化石墨烯层压材料膜允许有机溶剂的通过，并且可以用于除去被溶解在其中的溶质。先前已经发现有机溶剂不穿过氧化石墨烯层压材料膜。这些膜比80nm更厚。在氧化石墨烯层压材料膜比80nm更厚的情况下，有机溶剂不能渗透膜达到可检测的水平。

在本发明的第四方面中，提供了氧化石墨烯层压材料膜；

其中该层压材料膜包含多个氧化石墨烯薄片以及在所述氧化石墨烯薄片之间插入的多个金属阳离子；