[发明专利]稳定的胆碱溶液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及稳定的氢氧化胆碱溶液和用于制备这种稳定溶液的方法。

背景技术

胆碱一般是指含有N,N,N-三甲基乙醇铵阳离子的各种季铵化合物。一种具体形式，被称为氢氧化胆碱，是与氢氧根阴离子结合。

氢氧化胆碱是例如通过与适当的酸中和而应用在生产其它胆碱盐中或者在需要含有非常低含量的无机离子的强碱的应用中的强碱。例如，诸如氢氧化胆碱的胆碱在诸如制造电子设备的应用中是重要的。

氢氧化胆碱自身是相当不稳定的分子，然而，胆碱降解非常易于形成通常不期望的副产物(例如，三甲胺和烯醛聚合物(enal polymer))。例如，通过常常被称为霍夫曼消除的过程可以发生胆碱的降解。在霍夫曼消除中，碱性分子将质子从位于相对带有良好或合适离去基团的碳原子的β位置处的碳原子中拿到。质子提取后在β位处随后留下的残余负电荷形成了具有带有离去基团的α碳的双键，并且在形成该双键的过程中排出离去基团。在氢氧化胆碱的情况下，氢氧化物对阴离子从羟基亚甲基碳原子中取出质子，随后排出相邻的三甲胺基团。因此，胆碱的霍夫曼消除产物是三烷基胺，最常见的三甲胺，和乙醛。

乙醛随后按顺序接着参与在充足的强碱存在下可易于催化的醇醛缩合，以产生具有高色度的共轭多不饱和烯醛聚合物。此外，三甲胺副产物极易挥发，并具有强烈气味。

因此，不期望的副产物诸如烯醛聚合物和三甲胺的形成例如可导致负面后果，诸如重或深色的快速显色并且也在胆碱溶液中形成沉淀、挥发性、强烈气味等。因此，降解反应经常使氢氧化胆碱溶液的质量劣化并经常使氢氧化胆碱溶液对其大多数应用无效。

胆碱稳定剂一般是专门用于处理在霍夫曼消除反应期间所释放的乙醛。乙醛的快速“清除”(例如，还原)去除了后续产生有色聚合物的醇醛缩合所必需的原料。

因此，已发现，与乙醛反应、易于还原乙醛和/或破坏性地与乙醛共聚合的化学品，诸如甲醛、羟胺、氨基脲，是用于氢氧化胆碱的良好稳定剂。然而，由于潜在毒性问题和/或关注，甲醛羟胺和氨基脲的应用受限。

此外，例如，亚硫酸盐已被用作稳定胆碱和相关的氢氧化羟乙基季铵盐化合物的手段。然而，亚硫酸盐通常需要处于高浓度下以便有效。

此外，硼氢化物和铝氢化物能将乙醛还原成相应的醇(即，乙醇)，并能将共轭烯醛聚合物还原成相应的醇，也伴随着发生共轭多烯官能的一些还原。但是，因为例如在生产另一种胆碱盐的最终应用中中和氢氧化胆碱水性溶液时会释放氢气，所以甚至在水性溶液中存在与氢化物还原剂诸如硼氢化物的使用有关的安全风险。氢气因在与空气的混合物中具有最宽的爆炸范围而众所周知，因而表现出需要避免的显著安全隐患。

因此，为了在没有目前确定担心的可能的毒性作用或已知的安全风险并且甚至在以少量添加时稳定剂还能有效的情况下，仍然需要用于氢氧化胆碱溶液的有效稳定剂，以尽可能减少或者消除降解反应和不期望的副产物形成。

发明内容

本发明的各方面包括用于稳定氢氧化胆碱水性溶液的方法和稳定的氢氧化胆碱溶液，所述方法包括选择少量的(例如，以总溶液的重量计，小于约5000ppm的)有效的稳定剂，所述稳定剂在没有引起关于可能的毒性作用或关于安全风险的担心的情况下减少或者消除降解反应和/或分解反应和形成不期望的副产物。

此外，已发现，尽管通过被称为霍夫曼消除的过程可发生显著量的氢氧化胆碱的降解，但可能不仅仅发生降解过程。通过在霍夫曼消除中重要而通常未知的其它试剂诸如氧气，也可加速胆碱的降解。在可能发生的其它降解过程之中，氧化被认为是特别重要的。此外，在溶液中氢氧化胆碱的浓度自身可影响降解的量、程度或比率(例如，色彩形成)，其中，例如较高浓度的氢氧化胆碱可导致色彩的较快速且较深的显色。

本发明提供了稳定的氢氧化胆碱水性溶液(甚至在较高浓度下的氢氧化胆碱)，在合成后并且在室温下贮存至少一个月至数个月的期间内，具有低而稳定的色彩(例如，保持基本澄清)。

氢氧化胆碱溶液可通过使用作为唯一稳定剂或者与少量二烷基羟胺或如共同审理中的专利申请PCT/US2011/061826中所公开的其它稳定剂结合的连二亚硫酸盐(例如，连二亚硫酸钠)来稳定。

在一个实施方式中，本发明提供了一种氢氧化胆碱溶液通过使用作为唯一稳定剂或者与少量的连二亚硫酸盐或其它稳定剂结合的二烷基羟胺(例如，N,N-二乙基羟胺)来稳定的方法。

本文中使用的稳定剂在低浓度(例如，0.1％或更低)下有效，并可减少与霍夫曼消除和其它降解过程之一或两者有关的降解反应，诸如氧化、自氧化等。