EP-4736978-A2 - AROMATIC EUTECTIC MIXTURES AND THEIR USES AS SOLVENTS, ESPECIALLY IN LIQUID SEPARATION

Abstract

La présente invention concerne des mélanges eutectiques aromatiques et polyaromatiques et leurs utilisations en tant que solvants, notamment en séparation liquide-liquide.

Inventors

• VERGNORY, Pauline
• BERTRAND, GUILLAUME
• ANDANSON, Jean-Michel

Assignees

• Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives
• Centre National de la Recherche Scientifique
• université Clermont Auvergne

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20250918

Claims (10)

1. Composition constituée de ou comprenant au moins deux composés choisis parmi : - Les di-tert-butyl-benzènes; - Les biphényles et terphényles, optionnellement substitués par deux groupes choisis indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 , les terphényles étant notamment des ortho-terphényles, méta-terphényles, ou para-terphényles, en particulier des para-terphényles ou des ortho-terphényles ; - Les hydrocarbures aromatiques polycycliques choisis parmi naphtalènes, acénaphtènes, anthracènes, pyrènes, lesquels sont optionnellement substitués par deux groupes choisis indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 ; - Les fluorènes et carbazoles, lesquels sont optionnellement substitués par deux ou quatre groupes choisis indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 ; - Les 2,5-diphenyloxazoles, optionnellement substitués par deux groupes choisis indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 ; - Les composés de formule (I) : dans laquelle : i est égal à 0 ou 1 ; R a , R b , R c et R d sont indépendamment choisis parmi H et phényle, au moins deux des groupes R a , R b , R c et R d étant un phényle ; lesdits composés de formule (I) étant optionnellement substitués, en particulier sur les groupes phényle, par deux groupes choisis indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 ; - Le triphénylméthane, optionnellement substitué, en particulier sur chaque groupe phényle, par un groupe choisi indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 ; - La tribenzylamine, optionnellement substituée, en particulier sur chaque groupe phényle, par un groupe choisi indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 ; - Le 2,5-dibenzylphénol, optionnellement substitué, en particulier sur chaque atome de carbone en alpha des groupes phényle, par un ou deux groupes choisis indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 , le 2,5-dibenzylphénol substitué étant en particulier le 2,5-bis(2-phénylpropan-2-yl)phénol ; ladite composition n'étant pas constituée de biphényle et naphtalène.
2. Composition selon la revendication 1, laquelle est eutectique.
3. Composition selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les au moins deux composés sont notamment choisis parmi les composés suivants : dans lesquelles R 1 et R 2 sont choisis indépendamment d'un composé à l'autre, R 1 étant choisi parmi H et les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 , et R 2 étant choisi parmi H et les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 .
4. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, laquelle est binaire, tertiaire, quaternaire, ou quinquénaire.
5. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, laquelle est : - binaire, et les deux composés de ladite composition sont présents dans celle-ci à hauteur de 20 à 80 %molaire, en particulier à hauteur de 40 à 60 %molaire ; - tertiaire, et les trois composés de ladite composition sont présents dans celle-ci à hauteur de 10 à 55 %molaire, en particulier à hauteur de 25 à 40 %molaire ; - quaternaire, et les quatre composés de ladite composition sont présents dans celle-ci à hauteur de 5 à 45 %molaire, en particulier à hauteur de 22 à 40 %molaire pour trois d'entre eux, et à hauteur de 6 à 34 %molaire pour le dernier ; ou - quinquénaire, et les cinq composés de ladite composition sont présents dans celle-ci à hauteur de 5 à 45 %molaire.
6. Utilisation d'une composition en tant que solvant, ladite composition étant constituée de ou comprenant au moins deux composés choisis parmi : - Les di-tert-butyl-benzènes; - Les biphényles et terphényles, optionnellement substitués par deux groupes choisis indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 , les terphényles étant notamment des ortho-terphényles, méta-terphényles, ou para-terphényles, en particulier des para-terphényles ou des ortho-terphényles ; - Les hydrocarbures aromatiques polycycliques choisis parmi naphtalènes, acénaphtènes, anthracènes, pyrènes, lesquels sont optionnellement substitués par deux groupes choisis indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 ; - Les fluorènes et carbazoles, lesquels sont optionnellement substitués par au moins deux groupes choisis indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 ; - Les 2,5-diphenyloxazoles, optionnellement substitués par deux groupes choisis indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 ; - Les composés de formule (I) : dans laquelle : i est égal à 0 ou 1 ; R a , R b , R c et R d sont indépendamment choisis parmi H et phényle, au moins deux des groupes R a , R b , R c et R d étant un phényle ; lesdits composés de formule (I) étant optionnellement substitués, en particulier sur les groupes phényle, par deux groupes choisis indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 ; - Le triphénylméthane, optionnellement substitué, en particulier sur chaque groupe phényle, par un groupe choisi indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 ; - La tribenzylamine, optionnellement substituée, en particulier sur chaque groupe phényle, par un groupe choisi indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 ; - Le 2,5-dibenzylphénol, optionnellement substitué, en particulier sur chaque atome de carbone en alpha des groupes phényle, par un ou deux groupes choisis indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C 1 à C 6 , le 2,5-dibenzylphénol substitué étant en particulier le 2,5-bis(2-phénylpropan-2-yl)phénol.
7. Utilisation selon la revendication 6, dans laquelle ladite composition est dénuée de d'un autre solvant, l'autre solvant étant différent de tous les composés définis à la revendication 1 et de leurs mélanges.
8. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 6 à 7, pour la séparation liquide-liquide, la séparation liquide-liquide-liquide, la séparation solide liquide, ou la séparation solide-liquide-liquide.
9. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, pour la séparation liquide-liquide, l'une des phases liquides étant une phase aqueuse, l'autre phase liquide comprenant ou étant constituée de ladite composition.
10. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, pour l'extraction d'un composé, ledit composé étant en particulier choisi parmi les composés organiques et les métaux, les composés organiques étant notamment des composés aromatiques ou hétéroaromatiques, ou comprenant des groupes aromatiques ou hétéroaromatiques, lesdits composés organiques, notamment aromatiques ou hétéroaromatiques, ou comprenant des groupes aromatiques ou hétéroaromatiques sont par exemple choisis parmi : - Les composés phytosanitaires, - Les polluants organiques, en particulier persistants, par exemple les dioxines, - Les microplastiques, - Les médicaments, - Les colorants, et - Le noir de carbone.

Description

La présente invention concerne des mélanges eutectiques aromatiques et polyaromatiques et leurs utilisations en tant que solvants, notamment en séparation liquide-liquide. L'extraction à l'aide d'un solvant organique est une méthode couramment utilisée, notamment en génie chimique et en chimie analytique, pour extraire, mais également séparer et purifier, un ou des composés chimiques. Il s'agit en général de prélever une ou plusieurs espèces chimiques (ou extractibles) d'un mélange liquide, solide ou d'une suspension d'un solide dans un liquide. Typiquement, un moyen d'extraction est utilisé pour extraire sélectivement un ou plusieurs composés d'un mélange initial, sur la base de propriétés chimiques ou physiques. Le moyen d'extraction n'est pas ou peu miscible avec les composants principaux du mélange initial, et le composé à extraire possède plus d'affinité avec le moyen d'extraction qu'avec les composants principaux du mélange initial. L'opération d'extraction se déroule en deux parties : une première partie de transfert du composé à extraire entre le mélange initial et le moyen d'extraction ; une deuxième partie de séparation du moyen d'extraction du mélange principal. Ce moyen d'extraction est généralement un solvant organique. Dans une extraction liquide-liquide, une (ou plusieurs) substance dissoute dans un solvant (phase d'alimentation, généralement aqueuse), est extraite à l'aide d'un autre solvant, appelé phase solvant d'extraction, généralement organique) dans lequel elle est plus soluble. Le solvant initial et le solvant d'extraction ne doivent pas être miscibles. Cette technique repose sur la solubilité différentielle des substances à extraire dans deux phases liquides non miscibles. Dans une extraction solide-liquide, il s'agit d'extraire une substance présente dans un solide pour la faire passer dans un solvant liquide. La macération, l'infusion et la technique de décoction sont des méthodes d'extraction solide-liquide. Toutefois, les solvants organiques traditionnellement utilisés dans ce contexte sont généralement hautement inflammables ce qui complique leur manipulation et leur stockage et les rendent risqués. En effet, ces solvants organiques ont typiquement des points d'éclair (« flash point ») assez faibles, typiquement <100°C. Ceci représente un risque majeur pour la sécurité de ces applications, qui sont susceptibles d'utiliser un grand volume de ces solvants. En outre, les solvants organiques sont souvent volatils et contribuent à la pollution de l'air. Leur mauvaise gestion peut entraîner la contamination des sols et des eaux. Ils menacent également la santé des opérateurs concernés, incluant des maux de tête, des nausées, et dans des cas graves, des effets neurologiques et/ou cancérogènes/mutagènes. La recherche de solvants plus sûrs, moins toxiques et plus respectueux de l'environnement pour minimiser les risques pour la santé et l'environnement tout en maintenant voire améliorant l'efficacité des procédés d'extraction est une priorité. Pour pallier ce problème de volatilité, les chercheurs ont créé de nombreux solvants eutectique polaire et apolaire. Ces solvants eutectiques sont des mélanges de molécules avec des points de liquéfactions proches de la température ambiante. Cependant, ces solvants eutectiques n'ont que peu d'affinité pour bon nombre de molécules, notamment pour les molécules comprenant des résidus aromatiques. L'invention a ainsi pour but de fournir des compositions permettant de lever, en tant que solvant, les inconvénients précités et notamment de fournir pour la première fois un solvant eutectique aromatique liquide à température ambiante. Un objectif de l'invention est de fournir des compositions peu inflammables, ayant en particulier des points d'éclair > 100 °C, diminuant les risques précités, tout en pouvant être utilisées en tant que solvant aromatique. Un autre objectif de l'invention est de fournir de telles compositions, lesquelles sont au moins équivalentes, voire plus efficaces que les solvants traditionnellement utilisés, par exemple le toluène, notamment en extraction liquide/liquide. OBJET DE L'INVENTION Ainsi, selon un premier aspect, l'invention concerne une composition constituée de ou comprenant au moins deux composés choisis parmi : Les di-tert-butyl-benzènes;Les biphényles et terphényles, optionnellement substitués par deux groupes choisis indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C1 à C6, les terphényles étant notamment des ortho-terphényles, méta-terphényles, ou para-terphényles, en particulier des para-terphényles ou des ortho-terphényles ;Les hydrocarbures aromatiques polycycliques choisis parmi naphtalènes, acénaphtènes, anthracènes, pyrènes, lesquels sont optionnellement substitués par deux groupes choisis indépendamment parmi les alkyles linéaires ou branchés en C1 à C6 ;Les fluorènes et carbazoles, lesquels sont optionnellement substitués par deux ou quatre groupes choisis indépendamment parmi les alkyles linéaires ou