МАРКЕРЫ И СПОСОБ МАРКИРОВКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 2017 года по МПК C10L1/00 C10L1/30 C07F5/02 

Настоящее изобретение относится к маркировке углеводородных жидкостей с помощью маркеров, а именно углеводородов, которые подлежат обложению налогом, или могут подвергаться подделке или подмене, таких как, например, бензиновые и дизельные топлива.

Хорошо известно, что в углеводородные жидкости можно добавлять маркеры. Стандартным направлением практического применения является маркировка углеводородных топлив для того, чтобы идентифицировать жидкость на последующем пункте в цепи поставок. Это может осуществляться по причинам рабочего характера, например, для облегчения отличия одного сорта топлива от другого, или по другим причинам, в частности, чтобы удостоверяться в качестве топлива, останавливать и распознавать подделку, а также, чтобы обеспечить возможность проверки того, что был уплачен нужный налог. Помимо топлив можно маркировать другие продукты, такие как растительные масла, чтобы идентифицировать продукт, изготовленный в конкретном источнике или сертифицированный по конкретному стандарту.

Одна из известных существующих проблем, связанная, в особенности, с маркировкой топливных жидкостей, представляет собой возможность удаления маркера, например, посредством испарения из топлива, посредством разложения маркера вследствие старения или подвергания воздействию окружающих условий, таких как нагревание, солнечный свет или воздух, или, как вариант, путем умышленного удаления маркера в незаконных целях, как, например, для уклонения от уплаты налога. Способы умышленного удаления маркеров включают адсорбцию маркера на обычных адсорбирующих материалах, таких как активированный уголь или глины, подвергание воздействию излучения, такого как ультрафиолетовый свет, окисление и т.д. Подходящий маркер для топлива, таким образом, должен быть устойчивым к удалению посредством этих обычных способов, а также к более продуманным обработкам, таким как обработка кислотами и/или основаниями. Задачей изобретения является обеспечение способа маркировки углеводородных жидкостей, который предполагает большую устойчивость к удалению маркера, чем известные способы.

Кроме того, молекулы маркера должны предпочтительно обладать таким свойством, которое отличается от соответствующего свойства среды и которое позволяет осуществлять легкую идентификацию, чтобы их было трудно удалить из заданной среды. Молекулы, имеющие характерный флуоресцентный отклик при длине волны, отличающейся от длины волны, соответствующей основной среде, являются особенно подходящими для использования в качестве молекул маркера. Флуоресценция является полезной для молекулы маркера свойством не только потому, что ее можно обнаружить с помощью ручного переносного измерительного прибора, но и потому, что она также позволяет использовать концентрации молекул маркера, соответствующие миллионным долям, или более низкие.

Согласно изобретению мы предлагаем способ маркировки углеводородных жидкостей, включающий стадию добавления в указанную жидкость соединения в качестве маркирующего соединения, соответствующего формуле I:

Формула I,

в котором

каждый заместитель X независимо выбирают из группы, состоящей из атома брома, атома фтора, частично или полностью галогенированной алкильной группы, линейной, разветвленной или циклической C₁-C₂₀ алкильной группы и фенильной группы, замещенной одним или несколькими атомами галогена, алкильной группой или галогенированной алкильной группой;

каждый заместитель Y независимо выбирают из группы, состоящей из атома брома, атома фтора, частично или полностью галогенированной алкильной группы, разветвленной или циклической C₁-C₉ алкильной группы и фенильной группы, замещенной, по меньшей мере, одной алкильной группой и/или галогенированной алкильной группой;

и заместитель Z выбирают из группы, состоящей из (i) фенильной группы, замещенной одним или несколькими атомами галогена, алифатической группой или галогенированной алифатической группой, (ii) частично или полностью галогенированной алкильной группы, или (iii) линейной, разветвленной или циклической C₁-C₂₀ алкильной группы, с оговоркой, что если каждый заместитель Y является атомом фтора, заместитель Z не является линейной или разветвленной C₁-C₂₀ алкильной группой.

Согласно изобретению, мы также предлагаем жидкий состав, состоящий из смеси углеводородной жидкости и маркирующего соединения согласно формуле I.

Молекулы согласно формуле I являются особенно подходящими в качестве маркеров, поскольку они не только демонстрируют флуоресценцию, которая в значительной степени отличается от флуоресценции большинства углеводородных топлив, но они также имеют отличную долгосрочную устойчивость в различных топливных основах.

Углеводородная жидкость может быть чистым соединением, таким как гексан, или октан, или же она может включать в себя смесь соединений, такую как перегонная фракция, имеющая определенный интервал температур кипения. Углеводородная жидкость может быть предназначена для использования в качестве реактива, растворителя или топлива. Изобретение является особенно полезным для маркировки жидких углеводородных топлив, таких как бензиновые и дизельные топлива. В одной из частных областей практического применения, топливо, облагаемое низким налогом, такое как сельскохозяйственный дизель, можно маркировать для того, чтобы обнаруживать любую последующую его продажу и использование его, например, в качестве топлива для дорожных транспортных средств, которое обычно должно облагаться более высоким налогом. В таких случаях незаконное разбавление или подмену топлива, облагаемого более высоким налогом, топливом, облагаемым более низким налогом, можно обнаружить посредством анализа топлива, облагаемого высоким налогом, чтобы определить, присутствует ли в нем маркер. Поэтому в таких случаях очень выгодно использовать в топливе, облагаемом низким налогом, маркирующее соединение, которое нельзя легко удалить или отмыть из топлива до такой концентрации, при которой его больше нельзя обнаружить. Мы обнаружили, что соединения согласно формуле I являются устойчивыми к удалению из углеводородных топлив посредством различных известных способов отмывания топлива.

Предпочтительно, когда любой заместитель из X, Y или Z является галогеном или галогенированной алкильной или фенильной группой, атом галогена выбирают из брома или фтора, а галогенированная алкильная группа является бромалкильной или фторалкильной группой. Более предпочтительно, атом галогена является фтором, а галогенированная алкильная группа является фторалкильной группой. Галогенированные алкильные группы могут быть частично или полностью галогенированными, линейными или разветвленными, ациклическими или циклическими алифатическими группами. Предпочтительные галогенированные алкильные группы включают трифторметил, 1,1-дифторэтил, фтораллил, гептафторпропил, тридекафторгексил и гептадекафтороктил.

Алкильные группы, выступающие в качестве заместителей, могут иметь неразветвленную цепь, или быть разветвленными ациклическими, или циклическими алкильными группами, предпочтительно состоящими из 4‒12 атомов углерода. Разветвленные или циклические алифатические группы являются предпочтительными. Предпочтительные группы включают в себя трет-бутил, 1,1-диметилпропил, 2,2-диметилпропил (неопентил), 1,1-диметилбутил, 1-этил-1-метилпропил, 2,2-диметилбутил, 1,1,2-триметилпропил, 1,2,2-триметилпропил, 1-этил-2,2-диметилпропил, 1-метилэтил-2,2-диметилпропил, 1,1,3,3-тетраметилбутил, циклопентил, циклогексил, 2-метилциклогексил, 3-метилциклогексил, 4-метилциклогексил, 2-этилгексил, 1-адамантил, 2-адамантил и декагидронафтильные группы. Особенно предпочтительными являются заместители, включающие в себя четырехзамещенные атомы углерода, такие как третичный бутил.

Каждый заместитель X независимо выбирают из группы, состоящей из атома водорода, атома брома, атома фтора, частично или полностью галогенированной алкильной группы, линейной, разветвленной, или циклической C₁-C₂₀ алкильной группы и фенильной группы, замещенной одним или несколькими атомами галогена, алкильной группой, или галогенированной алкильной группой. Наиболее предпочтительно X является водородом, или C₁-C₆ алкильной группой, в особенности метилом, этилом или пропилом.

Каждый заместитель Y независимо выбирают из группы, состоящей из атома брома, атома фтора, частично или полностью галогенированной алкильной группы, разветвленной или циклической C₁-C₉ алкильной группы и фенильной группы, замещенной, по меньшей мере, одним галогеном, алкильной группой и/или галогенированной алкильной группой, которая особенно предпочтительно представляет собой перфторированную алкильную группу. Наиболее предпочтительно каждый заместитель Y выбирают из атома фтора и замещенной фенильной группы, при этом заместители выбирают, по меньшей мере, из одного заместителя из числа атома фтора и фторированной алкильной группы.

Заместитель Z выбирают из (i) фенильной группы, замещенной одним или несколькими атомами галогена, алкильной группой, или галогенированной алкильной группой, (ii) частично или полностью галогенированной алкильной группы, или (iii) линейной, разветвленной, или циклической C₁-C₂₀ алкильной группы. Когда каждый заместитель Y является атомом фтора, заместитель Z не является линейной или разветвленной C₁-C₂₀ алкильной группой. Заместитель Z предпочтительно выбирают из (i) фенильной группы, замещенной одним или несколькими атомами галогена, алкильной группой, или галогенированной алкильной группой, (ii) частично или полностью галогенированной алкильной группы, или (iii) циклической C₁-C₂₀ алкильной группы. Наиболее предпочтительно, заместитель Z является фенильной группой, замещенной, по меньшей мере, одной алкильной группой и/или галогенированной алкильной группой, которая особенно предпочтительно является перфторированной алкильной группой.

Маркирующие соединения являются производными дифторбордипиррометена (IUPAC: 4,4-дифтор-4-бора-3a,4a-диаза-s-индацен), известного как BODIPY™. В формуле 1 заместитель Z находится в положении 8 молекулы BODIPY, атом бора находится в положении 4, заместители X в положениях 1, 2, 3 и 5, 6 и 7. В BODIPY каждый заместитель Y является F.

Предпочтительные соединения включают в себя:

(i) 8-(4-трет-бутилфенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил дифторбордипиррометен,

(ii) 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил дифторбордипиррометен,

(iii) 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил фтор-(3,5-бис(трифторметил))фенил)бордипиррометен,

(iv) 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил дифторбордипиррометен,

(v) 1,3,5,7,8-пентаметил-2,6-диэтил фтор-перфторфенил-бордипиррометен,

(vi) 8-(т-бутил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил фтор-(3,5-бис(трифторметил)фенил)бордипиррометен,

(vii) 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил бис(3,5-бис(трифторметил)фенил)бордипиррометен,

(viii) 8-(перфторпропил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил дифторбордипиррометен.

Маркирующие соединения добавляют в углеводородную жидкость в таком количестве, чтобы обеспечить такую концентрацию маркирующего соединения, которую можно обнаружить с помощью легкодоступных лабораторных методов, способных идентифицировать маркирующее соединение в жидкости при используемой концентрации. Подходящие методы включают в себя, среди прочих, (i) газовую хроматографию, сопряженную с подходящим прибором для обнаружения, таким как детектор электронного захвата, или масс-спектрометр, (ii) флуоресцентную спектроскопию. Стандартные концентрации имеют значение в диапазоне от 1 мкг/л до 1000 мк/л, при этом фактическое используемое количество зависит от способа обнаружения и предела обнаружения для конкретного используемого маркирующего соединения. Маркирующее соединение может присутствовать в более высокой чем 1000 мкг/л концентрации, хотя, когда маркируемый продукт является товаром массового производства, таким как топливо для двигателей внутреннего сгорания, из экономических соображений обычно предпочитают использовать более низкие концентрации маркирующего соединения. Маркирующее соединение можно поставлять в виде концентрированного дозирующего раствора (или концентрата) маркирующего соединения в растворителе. В данном случае предпочтительным растворителем является жидкость, аналогичная маркируемой жидкости, хотя можно использовать и отличающийся растворитель, например, гексан или растворитель на основе смеси парафинов, при условии, что в маркируемой углеводородной жидкости может допускаться присутствие такого растворителя. Концентрированный дозирующий раствор можно добавлять в маркируемую углеводородную жидкость таким образом, чтобы получить требуемую конечную концентрацию маркирующего соединения посредством разбавления. В жидкость можно добавлять более одного маркирующего соединения.

Выбранное маркирующее соединение(я) является устойчивым к отмыванию посредством адсорбции на активированном угле или глине. В предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, 50% (более предпочтительно, по меньшей мере, 60%, а особенно, по меньшей мере, 80%) маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости объемом 10 мл, содержащей маркирующее соединение, встряхивали в течение 2 минут совместно с 0,5 г свежего активированного угля. Испытание, проводимое для определения устойчивости к отмыванию посредством адсорбции на твердом адсорбенте, описано ниже.

Предпочтительно, по меньшей мере, 50% (более предпочтительно, по меньшей мере, 60%, а особенно, по меньшей мере, 80%) маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости объемом 10 мл, содержащей маркирующее соединение, встряхивали в течение 2 минут совместно с 0,5 г свежей сепиолитовой глины.

Предпочтительно, выбранное маркирующее соединение(я) является устойчивым к отмыванию посредством химической обработки кислотой или основанием. В предпочтительных вариантах осуществления, по меньшей мере, 50% (более предпочтительно, по меньшей мере, 75%) маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости, содержащей 1 мг/л маркирующего соединения, интенсивно перемешивали совместно с равным объемом 5% водной соляной кислоты. Более предпочтительно, по меньшей мере, 50% (более предпочтительно, по меньшей мере, 75%) маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости, содержащей 1 мг/л маркирующего соединения, интенсивно перемешивали совместно с концентрированной соляной кислотой, взятой в количестве 5% от объема образца.

Предпочтительно, по меньшей мере, 50% (более предпочтительно, по меньшей мере, 75%) маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости, содержащей 1 мг/л маркирующего соединения, интенсивно перемешивали совместно с равным объемом 5% водной серной кислоты. Более предпочтительно, по меньшей мере, 50% (более предпочтительно, по меньшей мере, 75%) маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости, содержащей 1 мг/л маркирующего соединения, интенсивно перемешивали совместно с концентрированной серной кислотой, взятой в количестве 5% от объема образца.

Предпочтительно, по меньшей мере, 50% (более предпочтительно, по меньшей мере, 75%) маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости, содержащей 1 мг/л маркирующего соединения, интенсивно перемешивали совместно с равным объемом 5% водной азотной кислоты. Более предпочтительно, по меньшей мере, 50% (более предпочтительно, по меньшей мере, 75%) маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости, содержащей 1 мг/л маркирующего соединения, интенсивно перемешивали совместно с концентрированной азотной кислотой, взятой в количестве 5% от объема образца.

Предпочтительно, по меньшей мере, 50% маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости, содержащей 1 мг/л маркирующего соединения, интенсивно перемешивали совместно с равным объемом 2М водного раствора NaOH.

Предпочтительно, по меньшей мере, 50% маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости, содержащей от 50 до 1000 мкг/л маркирующего соединения, интенсивно перемешивали совместно с равным объемом 10% водного раствора NaOCl.

Предпочтительно жидкий состав содержит от 1 мкг/л до 10 мг/л маркирующего соединения.

Примеры

Ниже в примерах описываются используемые методы испытаний. Испытания проводили для определения того, какое количество маркирующего соединения удалялось из жидких топлив при взаимодействии либо с твердым адсорбентом, либо с жидким химическим реактивом. Использованные жидкие топлива представляли собой (i) коммерческое дизельное топливо Великобритании, (ii) коммерческий бензин АИ-95 Великобритании и (iii) синтетическое топливо для испытаний, изготовленное смешиванием 76% изооктана, 16% толуола, 5% т-бутилметилового эфира и 3% этанола (все значения соответствуют об/об).

Обнаружение маркеров в топливах с помощью флуоресцентной спектрометрии

Образцы анализировали с использованием флуориметра Jobin Yvon SPEX FluoroMax-3. Небольшое количество каждого образца (3 мл) помещали в кювету из кварцевого стекла и облучали светом возбуждения, подходящим для испытуемой молекулы. Использовали значения ширины щелей возбуждения и испускания, равные 2 нм. Для каждой молекулы был снят спектр испускания, и была зарегистрирована интенсивность флуоресцентного испускания при длине волны, демонстрирующей максимальное испускание.

Величина флуоресцентного испускания молекул маркеров пропорциональна их концентрации вплоть до 1 мг/л и выше для испытуемых молекул. Это означает, что концентрация маркера может быть установлена исходя из флуоресцентного отклика для известной концентрации маркера. На практике известная концентрация маркера представляет собой начальную концентрацию маркера в испытуемой углеводородной жидкости. Снимают исходный спектр флуоресценции, жидкость подвергают некоторому виду обработки для удаления маркера, после чего спектр флуоресценции маркера снимают повторно. Отношение интенсивности флуоресцентного испускания после обработки к испусканию до обработки является таким же, как отношение концентрации маркера после обработки к концентрации до обработки. Отношение концентрации маркера после обработки к концентрации до нее отображается просто в виде количества оставшегося маркера, выраженного в процентах.

В некоторых примерах концентрация после обработки кажется большей, чем до обработки. Это следствие фоновой флуоресценции среды, меняющейся при обработке с целью удаления маркера. Компенсация данного изменения в фоновой флуоресценции может быть затруднительной, что, в свою очередь, должно привести к кажущемуся увеличению флуоресценции маркера, а значит, и концентрации маркера.

Испытание на устойчивость к удалению с помощью твердого адсорбента (активированный уголь или сепиолитовая глина)

Использованные адсорбенты представляли собой:

Активированный уголь: активированный уголь (обесцвечивающий), предоставленный Sigma Aldrich (номер продукта 161551),

Сепиолитовая глина: очищенная измельченная сепиолитовая глина, предоставленная RS Minerals.

Жидкое топливо объемом 10 мл, маркированное с помощью испытуемого маркирующего соединения при обозначенной концентрации, энергично встряхивали в течение 1 минуты совместно с 0,5 г адсорбента. Смеси дали постоять в течение 1 минуты, после чего встряхивали еще в течение минуты, перед тем как отфильтровать для удаления адсорбента. Образец топлива проанализировали посредством флуоресцентной спектрометрии, при этом количество оставшегося в обработанном топливе маркера, выраженное в процентах, указано в таблицах 1-4.

Испытание на устойчивость к удалению посредством обработки жидким химическим реактивом

Жидкое топливо объемом 10 мл, маркированное с помощью испытуемого маркирующего соединения при обозначенной концентрации, энергично встряхивали в течение 1 минуты совместно с заданным объемом химического реактива, как указано в таблицах 1-4. Смеси дали постоять в течение 1 минуты, после чего встряхивали еще в течение минуты, перед тем как оставить для разделения на два слоя. Образец топлива проанализировали посредством флуоресцентной спектрометрии, при этом количество оставшегося в обработанном топливе маркера, выраженное в процентах, указано в таблицах 1-4.

Использованные маркирующие соединения представляли собой:

Условия флуоресцентной спектрометрии Длина волны возбуждения (нм) Длина волны испускания (нм) (a) 8-(4-т-бутилфенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил дифторбордипиррометен 515 540 (b) 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил дифторбордипиррометен 530 545

(c) 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил фтор-3,5-бис(трифторметил)фенил-бордипиррометен 530 545 (d) 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил дифторбордипиррометен 505 520 (e) 1,3,5,7,8-пентаметил-2,6-диэтил фтор-перфторфенил-бордипиррометен 515 540 (f) 8-(т-бутил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил фтор-(3,5-бис(трифторметил)фенил)бордипиррометен 515 535 (g) 1,3,5,7,8-пентаметил-2,6-диэтил дифторбордипиррометен (сравнительный пример) 515 540

Пример 1: 8-(4-трет-бутилфенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил дифторбордипиррометен

Получение 8-(4-т-бутилфенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил-дифторбордипиррометена осуществляли исходя из методики, описанной в T. Chen, J.H Boyer, M.L. Trudell, US Army Research Office, Grant DAAHO4-95-1-0078 “Synthesis of 2,6-diethyl-3-methacroyloxymethyl-1,5,7,8-tetramethylpyrromethene-BF2 for the preparation of new solid state laser dyes”.

4-трет-бутилбензоил хлорид (0,675 мл, 3,71 ммоль) прибавили к раствору 3-этил-2,4-диметилпиррола (1,0 мл, 7,41 ммоль) в дихлорметане (25 мл) в атмосфере азота. Реакционную смесь затем нагревали при 40°С и контролировали с помощью анализа TLC (ТСХ) (пластина SiO₂, DCM:метанол (19:1) в качестве элюента). Через 16 часов анализ реакционной смеси указывал на полную конверсию 3-этил-2,4-диметилпиррола и образование двух новых компонентов. Согласно анализу TLC, одно слабовыраженное оранжевое пятно, как полагали, являлось наполовину образовавшимся продуктом, а розовое пятно, как полагали, являлось дипиррометеном, представляющим собой целевой продукт. Реакционной смеси дали охладиться до комнатной температуры, после чего растворитель удалили для получения твердого вещества красного цвета. Твердое вещество растворили в толуоле (25 мл) в атмосфере азота, перед тем как добавить триэтиламин (7,6 мл, 54,5 ммоль), после чего смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 20 минут. В смесь добавили диэтилэфират трифторида бора (1,8 мл, 14,3 ммоль) и кипятили с обратным холодильником в течение 5 ч. По истечении 5 часов анализ TLC (пластина SiO₂, DCM в качестве элюента) показал три новых пика продуктов с высокими значениями коэффициента удерживания (R_f), а также маленькое пятно, относящееся к дипиррометену. Раствор оставили кипятиться с обратным холодильником на ночь, после чего анализ TLC не показал каких-либо изменений в реакционной смеси по сравнению с реакционной массой после 5 часов реакции, поэтому раствору дали охладиться до комнатной температуры. Смесь промыли водой (3×30 мл), высушили над сульфатом магния и упарили при пониженном давлении для получения твердого вещества фиолетового цвета (1,9 г). Твердое вещество очищали с помощью колоночной хроматографии [диоксид кремния (64 г), элюирование чистым циклогексаном, доходя до смеси 40% дихлорметана: 60% циклогексана] для получения в качестве продукта 8-(4-трет-бутилфенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил дифторбордипиррометена, соединения (a), в виде твердого вещества фиолетового цвета (0,20 г).

Образцы соединения (a) смешали с образцами углеводородных топлив для получения состава на основе жидкого топлива, содержащего маркирующее соединение в концентрации, указанной в таблице 1. Составы на основе топлива затем подвергли вышеописанным испытаниям на устойчивость к отмыванию. Количество маркера в составе на основе топлива измеряли до и после каждого испытания на устойчивость к отмыванию, используя вышеописанный метод флуоресцентной спектроскопии. Длина волны возбуждения составляла 515 нм, а измеренная длина волны испускания составляла 540 нм. Концентрация маркирующего соединения, измеренная в топливе после обработки с целью отмывания, указана в таблице 1 в виде % от концентрации, измеренной до испытания на устойчивость к отмыванию.

Пример 2: 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил дифторбордипиррометен

3,5-Бис(трифторметил)бензоил хлорид (0,673 мл, 3,71 ммоль) прибавили к раствору 3-этил-2,4-диметилпиррола (1,0 мл, 7,41 ммоль) в дихлорметане (25 мл) в атмосфере азота. Реакционную смесь затем перемешивали при комнатной температуре и контролировали реакцию с помощью анализа TLC (ТСХ) (пластина SiO₂, DCM:метанол (19:1) в качестве элюента). Через 16 часов анализ реакционной смеси указывал на полную конверсию 3-этил-2,4-диметилпиррола, при этом новое розовое пятно, как полагали, являлось дипиррометеном, представляющим собой целевой продукт. Растворитель удалили для получения твердого вещества красного цвета. Твердое вещество растворили в толуоле (25 мл) в атмосфере азота, перед тем как добавить триэтиламин (6,0 мл, 43,0 ммоль), после чего смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 5 минут. В смесь добавили диэтилэфират трифторида бора (2,5 мл, 20,3 ммоль) и кипятили с обратным холодильником. По истечении 1,5 часов анализ TLC (пластина SiO₂, DCM в качестве элюента) показал три новых пика продуктов с высокими значениями R_f, а также маленькое пятно с низким значением R_f, относящееся к непрореагировавшему дипиррометену, поэтому в смесь добавили дополнительное количество диэтилэфирата трифторида бора (1,0 мл, 8,1 ммоль). После пяти часов кипячения с обратным холодильником анализ TLC не показал наличия пятна, соответствующего дипиррометену, поэтому раствору дали охладиться до комнатной температуры. Смесь промыли водой (3×30 мл), высушили над сульфатом магния и упарили при пониженном давлении для получения твердого вещества фиолетового цвета (4,5 г). Твердое вещество очищали с помощью колоночной хроматографии [диоксид кремния (64 г), элюирование чистым циклогексаном, доходя до смеси 5% дихлорметана: 95% циклогексана] для получения в качестве продукта 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил дифторбордипиррометен, соединения (b) в виде твердого вещества фиолетового цвета (1,3 г).

Образцы соединения (b) смешали с образцами углеводородных топлив для получения концентрации, равной 1 мг/л. Составы на основе топлива затем подвергли вышеописанным испытаниям на устойчивость к отмыванию. Количество маркера в составе на основе топлива измеряли до и после каждого испытания на устойчивость к отмыванию, используя вышеописанный метод флуоресцентной спектроскопии. Длина волны возбуждения составляла 530 нм, а измеренная длина волны испускания составляла 545 нм. Концентрация маркирующего соединения, измеренная в топливе после обработки с целью отмывания, указана в таблице 2 в виде % от концентрации, измеренной до испытания на устойчивость к отмыванию.

Таблица 2 Маркирующее соединение Топливо Средство для удаления Активированный уголь Сепиолитовая глина 10% NaOH (1:1) 30% NaOH (1:1) 5% HCl (1:1) 5% H₂SO₄ (1:1) конц. H₂SO₄ (1:19) конц. HNO₃ (1:19) 5% HNO₃ (1:1) b iii 90 97 98 95 95 b ii 100 101 103 97 85 b i 99 96 102 98 2 2 100

Пример 3: 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил фтор-3,5-бис(трифторметил)фенил бордипиррометен

Раствор 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтил дифторбордипиррометена (0,1 г, 0,19 ммоль) в THF (5 мл) прибавили к большому избытку 3,5-бис(трифторметил)фенилмагнийбромида в THF (0,95 М раствор, 3 мл). Смесь перемешивали при комнатной температуре в атмосфере азота в течение 3 дней. Анализ TLC (пластина SiO₂, циклогексан:этилацетат (9:1) в качестве элюента) показал остаток исходного вещества и два новых флуоресцирующих пятна; одно с R_f=0,9 и еще одно с R_f=0,1. В реакционную массу залили воду, при этом органический слой отделили и высушили над сульфатом магния, после чего упарили при пониженном давлении для получения маслянистого твердого вещества фиолетового цвета. Твердое вещество очистили с помощью колоночной хроматографии (силикагель, циклогексан:этилацетат (9:1) в качестве элюента) для выделения соединения (c).

Образцы соединения (c) смешали с образцами углеводородных топлив для получения концентрации, равной 1 мг/л. Составы на основе топлива затем подвергли вышеописанным испытаниям на устойчивость к отмыванию. Количество маркера в составе на основе топлива измеряли до и после каждого испытания на устойчивость к отмыванию, используя вышеописанный метод флуоресцентной спектроскопии. Длина волны возбуждения составляла 530 нм, а измеренная длина волны испускания составляла 545 нм. Концентрация маркирующего соединения, измеренная в топливе после обработки с целью отмывания, указана в таблице 3 в виде % от концентрации, измеренной до испытания на устойчивость к отмыванию.

Таблица 3 Маркирующее соединение Топливо Средство для удаления Активированный уголь Сепиолитовая глина 30% NaOH (1:1) 10% NaOH (1:1) конц. H₂SO₄ (1:19) 10% HaOCl (1:1) конц. HNO₃ (1:19) 5%. HCl (1:1) c iii 101 104 102 103 102 c ii 101 103 107 128 100 107

Пример 4

Образцы соединений (d)-(h) смешали с образцами углеводородных топлив для получения состава на основе жидкого топлива, содержащего маркирующее соединение в концентрации, указанной в таблице 4. Составы на основе топлива затем подвергли вышеописанным испытаниям на устойчивость к отмыванию. Количество маркера в составе на основе топлива измеряли до и после каждого испытания на устойчивость к отмыванию, используя вышеописанный метод флуоресцентной спектроскопии. Длина волны возбуждения и длина волны испускания для каждого маркера указаны в таблице 1. Концентрация маркирующего соединения, измеренная в топливе после обработки с целью отмывания, указана в таблице 4 в виде % от концентрации, измеренной до испытания на устойчивость к отмыванию.

Таблица 4 Маркирующее соединение Концентрация (мг/л) Топливо Испытание на устойчивость к удалению Активи-рованный уголь Сепиолитовая глина 10% NaOH (1:1) 30% NaOH (1:1) конц. H₂SO₄ (1:19) 5% H₂SO₄ (1:1) 12% HCl (1:1) 10% NaOCl (1:1) конц. HNO₃ (1:19) 5% HNO₃ (1:1) d 1 iii 85 98 102 77 102 97 102 d 0,1 iii 73 69 97 d 0,01 iii 78 64 102 d 1 ii 100 102 103 96 103 98 102 e 1 iii 21 100 101 73 101 100 99 14 13 e 1 ii 48 101 104 79 104 103 103 91 105 e 1 i 79 108 8 5 f 1 iii 46 103 101 77 101 100 21 101 f 1 ii 61 97 104 81 105 101 70 102 g* 1 iii 8 100 101 0,3 102 102 101 56 92 g* 1 ii 27 99 101 14 104 97 78 103 g* 1 i 32 82 3 2 *g является сравнительным примером.

Изобретение относится к способу маркировки углеводородной жидкости. Способ включает стадию добавления в указанную жидкость маркирующего соединения, соответствующего формуле I:

,

в котором X независимо выбирают из группы, состоящей из атома водорода, атома брома, атома фтора, частично или полностью галогенированной алкильной группы, линейной, разветвленной или циклической С₁-С₂₀ алкильной группы и фенильной группы, замещенной одним или несколькими атомами галогена, алкильной группой или галогенированной алкильной группой; Y независимо выбирают из группы, состоящей из атома брома, атома фтора, частично или полностью галогенированной алкильной группы, разветвленной или циклической С₁-С₉ алкильной группы и фенильной группы, замещенной по меньшей мере одной алкильной группой и/или галогенированной алкильной группой; Z выбирают из группы, состоящей из (i) фенильной группы, замещенной одним или несколькими атомами галогена, алифатической группой, или галогенированной алифатической группой, (ii) частично или полностью галогенированной алкильной группы, или (iii) линейной, разветвленной или циклической С₁-С₂₀ алкильной группы. При этом если каждый Y является атомом фтора, Z не является линейной или разветвленной С₁-С₂₀ алкильной группой. Также предложен жидкий состав. Изобретение позволяет обеспечить способ маркировки углеводородных жидкостей, который предполагает большую устойчивость к удалению маркера. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 4 табл., 4 пр.

1. Способ маркировки углеводородной жидкости, включающий стадию добавления в указанную жидкость соединения в качестве маркирующего соединения, соответствующего формуле I:

в котором

каждый X независимо выбирают из группы, состоящей из атома водорода, атома брома, атома фтора, частично или полностью галогенированной алкильной группы, линейной, разветвленной или циклической С₁-С₂₀ алкильной группы и фенильной группы, замещенной одним или несколькими атомами галогена, алкильной группой или галогенированной алкильной группой;

каждый Y независимо выбирают из группы, состоящей из атома брома, атома фтора, частично или полностью галогенированной алкильной группы, разветвленной или циклической С₁-С₉ алкильной группы и фенильной группы, замещенной по меньшей мере одной алкильной группой и/или галогенированной алкильной группой;

Z выбирают из группы, состоящей из (i) фенильной группы, замещенной одним или несколькими атомами галогена, алифатической группой или галогенированной алифатической группой, (ii) частично или полностью галогенированной алкильной группы, или (iii) линейной, разветвленной или циклической С₁-С₂₀ алкильной группы, с оговоркой, что если каждый Y является атомом фтора, Z не является линейной или разветвленной С₁-С₂₀ алкильной группой.

2. Способ по п.1, в котором по меньшей мере 50% маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости объемом 10 мл, содержащей маркирующее соединение в количестве от 50 до 1000 мкг/л, встряхивали в течение 2 минут совместно с 0,5 г свежего активированного угля.

3. Способ по п.1, в котором по меньшей мере 50% маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости объемом 10 мл, содержащей маркирующее соединение в количестве от 50 до 1000 мкг/л, встряхивали в течение 2 минут совместно с 0,5 г свежей измельченной сепиолитовой глины.

4. Способ по п.1, в котором по меньшей мере 50% маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости, содержащей маркирующее соединение в количестве 1 мг/л, интенсивно перемешивали совместно с равным объемом водной HCl с концентрацией до 5%.

5. Способ по п.1, в котором по меньшей мере 50% маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости, содержащей маркирующее соединение в количестве 1 мг/л, интенсивно перемешивали совместно с равным объемом водной H₂SO₄ с концентрацией до 5%.

6. Способ по п.1, в котором по меньшей мере 50% маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости, содержащей маркирующее соединение в количестве 1 мг/л, интенсивно перемешивали совместно с равным объемом водной HNO₃ с концентрацией до 5%.

7. Способ по п.1, в котором по меньшей мере 50% маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости, содержащей маркирующее соединение в количестве 1 мг/л, интенсивно перемешивали совместно с 2 молярным водным раствором гидроксида натрия или калия.

8. Способ по п.1, в котором по меньшей мере 50% маркирующего соединения остается в углеводородной жидкости после того, как образец жидкости, содержащей маркирующее соединение в количестве от 50 до 1000 мкг/л, интенсивно перемешивали совместно с равным объемом 10% водного раствора NaOCl.

9. Способ по п.1 или 2, в котором каждый X независимо выбирают из группы, состоящей из водорода и C₁-С₆ алкильной группы.

10. Способ по п.1 или 2, в котором каждый Y независимо выбирают из группы, состоящей из атома фтора и замещенной фенильной группы, при этом заместители выбирают из фторированной алкильной группы.

11. Способ по п.1 или 2, в котором Z включает фенильную группу, замещенную по меньшей мере одной алкильной группой, или галогенированной алкильной группой.

12. Способ по п.1 или 2, в котором маркирующее соединение выбирают из группы, состоящей из:

(i) 8-(4-трет-бутилфенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтилдифторбордипиррометена,

(ii) 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтилдифторбордипиррометена,

(iii) 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтилфтор-(3,5-бис(трифторметил))фенил-бордипиррометена,

(iv) 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил-дифторбордипиррометена,

(v) 1,3,5,7,8-пентаметил-2,6-диэтилфтор-перфторфенил-бордипиррометена,

(vi) 8-(т-бутил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтилфтор-(3,5-бис(трифторметил)фенил)бордипиррометена,

(vii) 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтилбис(3,5-бис(трифторметил)фенил)бордипиррометена,

(viii) 8-(перфторпропил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтилдифторбордипиррометена.

13. Способ по п.1 или 2, в котором углеводородная жидкость содержит более одного маркирующего соединения.

14. Способ по п.1 или 2, в котором углеводородная жидкость включает дизельное топливо, бензиновое топливо или растворитель.

15. Способ по п.1 или 2, в котором маркирующее соединение добавляют в углеводородную жидкость в виде концентрированного дозирующего раствора маркирующего соединения в растворителе.

16. Жидкий состав для применения в качестве реактива, растворителя или топлива, состоящий из смеси углеводородной жидкости и маркирующего соединения, в котором указанное маркирующее соединение включает соединение согласно формуле I:

в котором

каждый X независимо выбирают из группы, состоящей из атома водорода, атома брома, атома фтора, частично или полностью галогенированной алкильной группы, линейной, разветвленной, или циклической С₁-С₂₀ алкильной группы и фенильной группы, замещенной одним или несколькими атомами галогена, алкильной группой или галогенированной алкильной группой;

каждый Y независимо выбирают из группы, состоящей из атома брома, атома фтора, частично или полностью галогенированной алкильной группы, разветвленной или циклической С₁-С₉ алкильной группы и фенильной группы, замещенной, по меньшей мере, одной алкильной группой и/или галогенированной алкильной группой;

Z выбирают из группы, состоящей из (i) фенильной группы, замещенной одним или несколькими атомами галогена, алифатической группой или галогенированной алифатической группой, (ii) частично или полностью галогенированной алкильной группы, или (iii) линейной, разветвленной или циклической С₁-С₂₀ алкильной группы, с оговоркой, что если каждый Y является атомом фтора, Z не является линейной или разветвленной С₁-С₂₀ алкильной группой.

17. Жидкий состав по п.16, в котором каждый X независимо выбирают из группы, состоящей из водорода и C₁-С₆ алкильной группы.

18. Жидкий состав по п.16 или 17, в котором каждый Y независимо выбирают из группы, состоящей из атома фтора и замещенной фенильной группы, при этом заместители выбирают из фторированной алкильной группы.

19. Жидкий состав по п.16 или 17, в котором Z включает фенильную группу, замещенную по меньшей мере одной алкильной группой или галогенированной алкильной группой.

20. Жидкий состав по п.16 или 17, в котором маркирующее соединение выбирают из группы, состоящей из:

(i) 8-(4-трет-бутилфенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтилдифторбордипиррометена,

(ii) 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтилдифторбордипиррометена,

(iii) 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтилфтор-(3,5-бис(трифторметил))фенил-бордипиррометена,

(iv) 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметилдифторбордипиррометена,

(v) 1,3,5,7,8-пентаметил-2,6-диэтилфтор-перфторфенил-бордипиррометена,

(vi) 8-(т-бутил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтилфтор-(3,5-бис(трифторметил)фенил)бордипиррометена,

(vii) 8-(3,5-бис(трифторметил)фенил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтилбис(3,5-бис(трифторметил)фенил)бордипиррометена,

(viii) 8-(перфторпропил)-1,3,5,7-тетраметил-2,6-диэтилдифторбордипиррометена.

21. Жидкий состав по п.16 или 17, в котором углеводородная жидкость содержит более одного маркирующего соединения.

22. Жидкий состав по п.16 или 17, в котором углеводородная жидкость включает дизельное топливо, бензиновое топливо или растворитель.

23. Жидкий состав по п. 16 или 17, содержащий от 1 мкг/л до 10 мг/л вышеуказанного маркирующего соединения.

24. Жидкий состав по п.16 или 17 в виде концентрированного дозирующего раствора вышеуказанного маркирующего соединения в растворителе.