JP2008303384A - 油類用添加剤およびこれを含有する潤滑油 - Google Patents
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Abstract
Description
潤滑油は、一般に潤滑油基油に添加剤が添加されたものである。潤滑油の省燃費性を向上させるには、低粘度で、かつ耐熱性に優れた潤滑油基油を選択することが有効であると言われ、このような素材としてはエステルなどの極性基油が知られている(特許文献1参照)。
(1)式(I)
(3)XおよびYが同一であり硫黄原子を表す、(1)に記載の油類用添加剤。
(4)XおよびYが単結合を表す、(1)に記載の油類用添加剤。
(5)nとmの和が2〜10の整数を表す(1)〜(4)のいずれかに記載の油類用添加剤。
(6)nとmの和が4〜8の整数を表す(1)〜(4)のいずれかに記載の油類用添加剤。
(8)AおよびBが同一であり、アルキレン、または置換基を有していてもよいアリーレンを表す(1)〜(6)のいずれかに記載の油類用添加剤。
(9)AおよびBが同一であり、炭素数1〜20のアルキレン、または置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリーレンを表す(1)〜(6)のいずれかに記載の油類用添加剤。
(12)Wおよび/またはZが式(II)を表し、式(II)が式(IV)
(14)式(I)においてmおよびnがともに2であり、AおよびBが同一でエチレンまたはヘキシレンである(13)に記載の油類用添加剤。
(15)式(I)においてmおよびnがともに2であり、AおよびBが同一でエチレンであり、WおよびZが式(II)を表し、式(II)が式(IV)を表す化合物において、R5およびR6のいずれかがオクタデシルまたはオクタデセニル基であり、他方が水素原子であるエステル化合物。
(16)(1)〜(14)のいずれかに記載の油類用添加剤と、潤滑油基油とを含有する潤滑油。
(17)潤滑油基油が、鉱物油、ポリ−α−オレフィン、脂肪酸エステル、ポリアルキレングリコール、リン酸エステル、シリコーン、ケイ酸エステル、ポリフェニルエーテル、アルキルベンゼン、合成ナフテン、ガスツーリキッド(GTL)または植物油である(16)に記載の潤滑油。
環状のヒドロカルビリデンとは、脂環式炭化水素の同一炭素から二個の水素原子を除去することにより生成する二価基である。環状のヒドロカルビリデンとしては、炭素数3〜20のものが好ましく、より具体的には、シクロペンチリデン、シクロヘキシリデン、シクロヘプチリデン、2−シクロペンテン−1−イリデン、2,4−シクロヘキサジエン−1−イリデン、1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフチリデンなどが挙げられる。
ヒドロカルビルの不飽和のものとしては、例えば、アルケニル、アルキニル、アリール、シクロアルケニル、アラルキルなどが挙げられる。
ヒドロカルビルの直鎖状のものとしては、例えば、直鎖状のアルキル、直鎖状のアルケニル、直鎖状のアルキニルなどが挙げられ、炭素数1〜20のものがより好ましい。
ヒドロカルビルの分岐状のものとしては、例えば、分岐状のアルキル、分岐状のアルケニル、分岐状のアルキニルなどが挙げられる。
ヒドロカルビルの環状のものとしては、例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリールなどが挙げられる。
ヒドロカルビルの環構造を有するものとしては、アルキル、またはアルケニルの水素原子が、ヒドロカルビルの環状のもので置換されたものが挙げられ、炭素数4〜20のものが好ましい。その具体例としては、例えば、ベンジル、ビフェニルメチル、ナフチルメチル、2−フェニルビニル−1−イルなどが挙げられる。
ヒドロカルビルカルボニルとしては、炭素数2〜21のものが好ましく、例えば、アルカノイル、アルケノイル、シクロアルキルカルボニル、アロイルなどが挙げられる。
ヒドロカルビルオキシカルボニルとしては、炭素数2〜21のものが好ましく、例えば、アルコキシカルボニル、シクロアルキルオキシカルボニル、アルケニルオキシカルボニル、アリールオキシカルボニル、アラルキルオキシカルボニルなどが挙げられる。
アルカノイルとしては、炭素数2〜21のものが好ましく、例えば、アセチル、プロピオニル、ピバロイル、プロピオロイル、ブチロイル、ペンチロイル、ヘキシロイル、ヘプチロイル、オクチロイル、ノナノイル、デカノイル、ドデカノイル、トリデカノイル、テトラデカノイル、ヘキサデカノイル、オクタデカノイルなどが挙げられる。より好ましくは、アセチルなどが挙げられる。
アルケノイルとしては、炭素数3〜21のものが好ましく、例えば、アクリロイル、メタクリロイル、オクタデセノイル、オクタデカジエノイル、オレオイルなどが挙げられる。より好ましくは、オクタデセノイル、オレオイルなどが挙げられ、特に好ましくは、オレオイルなどが挙げられる。
アラルキルとしては、炭素数7〜20のものが好ましく、例えば、ベンジル、フェネチル、3−フェニルプロピル、ナフチルメチル、ビフェニルメチルなどが挙げられる。
アロイルとしては、炭素数7〜21のものが好ましく、例えば、ベンゾイル、ナフトイル、トルオイル、キシロイルなどが挙げられる。
シクロアルキルカルボニルとしては、炭素数4〜21のものが好ましく、例えば、シクロプロピルカルボニル、シクロブチルカルボニル、シクロペンチルカルボニル、シクロヘキシルカルボニルなどが挙げられる。
アルコキシカルボニルとしては、炭素数2〜21のものが好ましく、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロピルオキシカルボニル、tert−ブトキシカルボニル(BOC)が挙げられる。
シクロアルキルオキシカルボニルとしては、炭素数4〜21のものが好ましく、例えば、シクロプロピルオキシカルボニル、シクロペンチルオキシカルボニル、シクロヘキシルオキシカルボニルなどが挙げられる。
アルケニルオキシカルボニルとしては、炭素数3〜21のものが好ましく、例えば、アリルオキシカルボニルなどが挙げられる。
アリールオキシカルボニルとしては、炭素数7〜21のものが挙げられ、より好ましくは、フェニルオキシカルボニル、ナフチルオキシカルボニル、ビフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。
アラルキルオキシカルボニルとしては、炭素数8〜21のものが好ましく、例えば、ベンジルオキシカルボニル、ナフチルメチルオキシカルボニルなどが挙げられる。
置換基を有していてもよいアルケノイルの置換基、
置換基を有していてもよいヒドロカルビルの置換基、
置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルボニルの置換基、
置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシカルボニルの置換基、
置換基を有していてもよいアルキルの置換基、
置換基を有していてもよいアルケニルの置換基、
置換基を有していてもよいアラルキルの置換基、
置換基を有していてもよいアルコキシカルボニルの置換基、
置換基を有していてもよいシクロアルキルカルボニルの置換基、
における置換基としては、例えば、
それぞれ、同一または異なって、置換数1〜5のヒドロキシル、ホルミル、エポキシ、カルボキシル、メルカプト、アミノ、ヒドラジノ、イミノ、アゾ、ニトロ、シアノ、オキシム、アルコキシ、アルキルチオ、アルキルジチオなどが挙げられる。
ここで示された、アルコキシ、アルキルチオ、アルキルジチオのアルキル部分は、前記アルキルと同義である。
置換基を有していてもよいシクロアルキルの置換基、
置換基を有していてもよいベンゼン環の置換基、
置換基を有していてもよいナフタレン環の置換基、
置換基を有していてもよいシクロカルビリデンの置換基、
における置換基としては、例えば、
それぞれ、同一または異なって、置換数1〜5のアルキル、アルコキシ、アルキルチオ、アルキルジチオ、アルケニル、アルキニル、ヒドロキシル、ホルミル、エポキシ、カルボキシル、メルカプト、アミノ、ヒドラジノ、イミノ、アゾ、ニトロ、シアノ、オキシムなどが挙げられる。
ここで示した、アルキル、アルケニル、アルキニルはそれぞれ、前記と同義である。
アルコキシ、およびアルキルチオ、アルキルジチオのアルキル部分は、前記アルキルと同義である。
置換基を有していてもよい含窒素複素環基における置換基としては、例えば、それぞれ、同一または異なって、置換数1〜5のアルキル、アルケニル、アルキニル、オキソ、ヒドロキシル、ホルミル、エポキシ、カルボキシル、メルカプト、アミノ、ヒドラジノ、イミノ、アゾ、ニトロ、シアノ、オキシムなどが挙げられる。
ここで示した、アルキル、アルケニル、アルキニルはそれぞれ、前記と同義である。
炭素数1〜20のアルキル置換基を有していてもよいベンゼン環の置換基の数は、好ましくは0〜2である。
炭素数1〜20のアルキル置換基を有していてもよいナフタレン環の置換基の数は、好ましくは0〜5である。
置換基を有していてもよいシクロアルキレンの置換基、
における置換基としては、例えば、
それぞれ、同一または異なって、置換数1〜4のアルキル、アルケニル、アルキニルなどが挙げられる。
ここで示した、アルキル、アルケニル、アルキニルはそれぞれ、前記と同義である。
塩としては、酸付加塩やアミノ酸付加塩などが挙げられる。
アミノ酸付加塩としては、例えばリジン、グリシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸などの付加塩が挙げられる。
また、エステル(I)およびその塩は、水または各種溶媒との付加物の形で存在することもあるが、これらの付加物も本発明の油類用添加剤として使用できる。
エステル(I)を製造する反応の際に、溶媒を使用してもよく、使用できる溶媒としては、デカン、テトラデカン、トルエン、キシレンなどの炭化水素系溶媒、メトキシベンゼン、ジフェニルエーテルなどのエーテル系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N−N−ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒、ジメチルスルフォキシドなどの含硫黄系溶媒などを使用することができる。
前記の二塩基酸の多くは、市販品として入手可能であるが、例えば、米国特許第3,231,608号や特開平11−116550号公報などに記載の方法に準じて製造することができる。
縮合剤としては、例えば、1−エチル−3−N,N’−ジメチルアミノプロピルカルボジイミドやN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミドなどのカルボジイミド系化合物などが挙げられる。
これら各製造方法において、対応する二塩基酸とアルコールとの反応の際には、必要に応じて、該アルコールの有するアミノ基に保護基を導入し、反応後に適宜、保護記を脱離させてもよい。
活性基への保護基の導入および脱離は、公知の方法[例えば、プロテクティブ・グループス・イン・オーガニック・シンセシス第3版(Protective Groups in Organic Synthesis,third edition)、グリーン(T.W.Greene)著、John Wiley&Sons Inc.(1999年)などに記載の方法など]により行なうことができる。
さらに、本発明中の2つもしくはそれ以上の、それぞれ構造が異なるエステル(I)同士を混合して用いてもよい。
また、本発明のエステル(I)は、耐摩耗特性または耐摩擦特性のみでなく、潤滑油基油、燃料油などの油類に対する溶解性に優れ、これら油類に添加することで酸化安定性、防食性、防錆性、消泡性などを付与することができる。
天然基油としては、鉱物油、植物油、獣油などが挙げられ、例えば、パラフィン基系原油、中間基系原油、ナフテン基系原油などが挙げられるが特に限定されるものではない。
また、これらを常圧または減圧蒸留することにより誘導される潤滑油原料をフェノール、フルフラールなどの芳香族抽出剤で処理して得られる溶剤精製油、水素化分解触媒の存在下において過酷な分解反応条件下で水素と接触させて得られる水素化分解油、潤滑油原料をシリカ−アルミナ担体とするコバルト、モリブデンなどの水素化処理用触媒の存在下において水素化処理条件下で水素と接触させて得られる水素化処理油および複数段の水素化処理、水素化処理または溶剤精製処理後にアルカリ蒸留もしくは硫酸洗浄処理、触媒脱蝋後に水素化処理などの方法で処理することにより得られる高度精製油なども好ましく使用できる。
植物油としては、例えば、菜種油、ひまわり油、大豆油、オリーブ油、パーム油、トウモロコシ油などが挙げられるが特に限定されるものではない。
合成基油としては、ポリブテン、ポリプロピレン、炭素数8〜14のα−オレフィンオリゴマーなどのポリ−α−オレフィン;脂肪酸モノエステル、芳香族モノエステル、脂肪酸ジエステル、芳香族ジエステル、脂肪族多塩基酸エステル、芳香族多塩基酸エステル、ポリオールポリエステルなどのエステル;ポリアルキレングリコール、リン酸エステル、シリコーン、ケイ酸エステル、ポリフェニルエーテル、アルキルベンゼン、合成ナフテン、ガスツーリキッド(GTL)、フルオロカーボン、イオン液体などが挙げられるが特に限定されるものではない。
金属不活性化剤としてはベンゾトリアゾールなどの金属との錯形成能力を有する化合物が挙げられる。酸化防止剤としては、これらのうち1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
エステル(I)を含有する本発明の油類用添加剤を使用する際には、これら硫黄系、リン系、塩素系、有機金属系の摩耗低減剤を併用してもよいが、本発明の油類用添加剤を使用すれば、これら公知の摩耗低減剤を使用しなくても、潤滑油基油などの油類に対して優れた耐摩耗特性または優れた耐摩擦特性を付与することができる。よって、例えば、リン系、有機金属系の摩耗低減剤を併用することによる油類中の金属分やリン分の濃度増加を防ぐことができる。
エステル(I)を含有する本発明の油類用添加剤を使用する際には、無灰型摩擦調整剤、金属系摩擦調整剤、固形潤滑剤などの摩擦調整剤を併用してもよいが、本発明の油類用添加剤を使用すれば、これら公知の摩擦調整剤を併用しなくても、潤滑油基油などの油類に対して優れた耐摩耗特性または優れた耐摩擦特性を付与することができる。よって、例えば、金属系摩擦調整剤を併用することによる油類中の金属分の濃度増加を防ぐことができる。
流動点硬化剤とは、潤滑油基油のワックス流動点をさらに降下させることで低温流動性を改善し、潤滑油基油の可使用下限温度をさらに下げることを主目的とする添加剤である。代表的なものには、ポリアルキルメタクリレート、ポリアルキルアクリレート、ポリビニルアセテート、ポリアルキルスチレン、ポリブテン、塩素化パラフィンとナフタレンの縮合物、塩素化パラフィンとフェノールの縮合物などが挙げられる。
粘度指数向上剤とは、粘度指数を向上させることで潤滑油基油の温度による粘度変化を小さくし、潤滑油基油の可使用温度範囲をさらに広げることを主目的とする添加剤である。代表的なものには、ポリアルキルメタクリレート、ポリイソブチレン、ポリアルキルスチレン、エチレン−プロピレン共重合物、スチレン−ジエン水素化共重合体、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体などが挙げられる。
消泡剤とは、潤滑油基油の泡立ちが主原因となる油切れや圧縮性増大にともなう摩耗、焼付き等による機械の作動不良、潤滑油基油のオーバーフロー、酸化・劣化促進の防止を主目的とする添加剤である。代表的なものには、ジメチルシロキサン、フルオロシリコーン、ポリアクリレート、パーフルオロアルキルエーテルなどが挙げられる。
防錆剤、流動点降下剤、粘度指数向上剤、消泡剤は、いずれも例示したもののうち1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、エステル(I)を含有する油類用添加剤は、潤滑油基油が極性基油、無極性基油のいずれの場合であっても、これらへの添加により、耐摩耗特性または耐摩擦特性を付与することができる。
燃料油としては、高度に水素化精製された例えば高性能タービン燃料油や植物油、獣脂、廃食用油を処理、精製したバイオディーゼル燃料などが挙げられる。しかし、このように高度に水素化精製された燃料油は、その潤滑性能が特に不足する傾向があり、このような燃料油を使用した燃料ポンプは摩耗しやすい。また、バイオディーゼル燃料油は極性が高く、このような燃料油中では従来の油類用添加剤では十分に性能を発揮することができない。よって、本発明の油類用添加剤の添加が非常に有効となる。エステル(I)の含有量は、燃料油100質量%中、0.00001〜10質量%、さらには0.00001〜5質量%、さらには0.00001〜1質量%が好ましい。この範囲内であると、より効果的な耐摩耗特性またはより効果的な耐摩擦特性を付与することができる。このとき、燃料油は、本発明の油類用添加剤の他、各種の添加剤を含有してもよい。
また、本発明の油類用添加剤は本発明中に掲げる特性以外にも、基油に対する溶解性や耐熱安定性に優れ、潤滑油添加剤として極圧剤、腐食防止剤、防錆剤、酸化防止剤などに求められる各特性にも優れる。また、本発明の油類用添加剤は、アルミなどの非鉄金属を使用する部材、あるいはこれらと鉄などの異種金属を使用する部材に対しても、例えば、油性剤、摩擦調整剤、摩耗低減剤などの油類添加剤として使用が可能である。
また、本発明の油類用添加剤は、化粧品、医薬品、肥料、生体材料、電子機器材料、塗料、インク、印刷材料、食品などの乳化剤、可溶化剤、分散剤、可塑剤、合成樹脂などの滑剤、毛髪化粧料、ゲル化剤、紙用添加剤、結晶核剤などの成分としても使用することができる。
実施例中の測定データは、以下の測定機器、測定手法により得た。
(1)核磁気共鳴スペクトル(1H−NMR;テトラメチルシランを標準物として使用):GSX−400(400MHz)(日本電子製)
(2)液体高速クロマトグラフィー(装置:島津C−R4A、カラム:YMC Pack Ph A−414 φ6.0×300mm、移動相:テトラヒドロフラン/0.1%リン酸水溶液=7/3、カラム温度:40℃、流速:0.7mL/分、検出:UV(220nm)、サンプル濃度:10g/L、インジェクト量:5μL)
(3)動摩擦係数の測定(摩擦低減性の評価):曽田式振子型摩擦試験機(神鋼造機製)
(4)摩耗痕径の測定(摩耗低減性の評価):シェル式四球摩擦試験機(高千穂精機製)
(5)潤滑油組成物の耐熱、耐酸化安定性評価:内燃機関用潤滑油酸化安定性試験機(離合社製)
オクタデシルコハク酸無水物(東京化成製)17.6gとエタノールアミン(東京化成製)3.1gを50mL反応フラスコに仕込み、連続窒素パージ下十分攪拌させながら160℃で4時間反応させた。この反応生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(移動相:酢酸エチル/ヘキサン)により精製し、N−(2−ヒドロキシエチル)オクタデシルコハク酸イミドを10.6g(収率54%)得た。
得られた化合物は高速液体クロマトグラフィーにより不純物を含まないことが確認され、1H−NMR測定により、目的物であることが確認された。
オクタデセニルコハク酸無水物(東京化成製)35.1gとエタノールアミン(東京化成製)6.1gを50mL反応フラスコに仕込み、連続窒素パージ下十分攪拌させながら110℃で6時間反応させた。この反応生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(移動相:酢酸エチル/ヘキサン)により精製し、N−(2−ヒドロキシエチル)−9−オクタデセニルコハク酸イミドを29.6g(収率75.3%)得た。
得られた化合物は高速液体クロマトグラフィーにより不純物を含まないことが確認され、1H−NMR測定により、目的物であることが確認された。
オクタデシルコハク酸無水物(東京化成製)63.2gと6−アミノ−1−ヘキサノール(東京化成製)21.0gを300mL反応フラスコに仕込み、連続窒素パージ下十分攪拌させながら160℃で3.5時間反応させた。この反応生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、N−(6−ヒドロキシヘキシル)オクタデシルコハク酸イミドを55.87g(収率69.0%)得た。
得られた化合物は高速液体クロマトグラフィーにより不純物を含まないことが確認され、1H−NMR測定により、目的物であることが確認された。
6−アミノ−1−ヘキサノール9.4g(東京化成工業製)に、窒素雰囲気下、70℃でメタンスルホン酸8.1g(和光純薬製)を滴下した。10分間攪拌後、3,3’−チオジプロピオン酸7.1g(和光純薬製)を添加し、120℃まで加熱し、さらに110℃で7時間攪拌した。反応後に、反応液を室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン(和光純薬製)50mL中にゆっくり添加した。2時間攪拌後、析出した結晶をろ取し、アセトン洗浄後、3,3’−チオジプロピオン酸ジ(6−アミノへキシル)メタンスルホン酸塩を得た。
得られたメタンスルホン酸塩11.2gを塩化メチレン500mLで均一に溶解後、有機層を1.0質量%炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(I−1)、0.5g(収率:6.8%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
元素分析結果;C18H36N2O4S
計算値〈C:57.41%、H:9.64%、N:7.44%、S:8.52%〉
実測値〈C:57.70%、H:9.71%、N:7.20%、S:8.39%〉
エステル(I−1)を油類用添加剤として、ポリ−α−オレフィン(INEOS製DURASYN164、潤滑油基油A)またはアジピン酸ジ(3,5,5−トリメチルヘキシル)(潤滑油基油B)それぞれに10mmol/kgとなるように加え、潤滑油の試作油を調製した。
ついで、この試作油の40℃、80℃における動摩擦係数を、曽田式振子型摩擦試験機(神鋼造機製)を用いて測定した。動摩擦係数は振子の初期振幅、振動させた時の振幅、振動回数から算出した。結果を表1に示す。
(2)摩耗痕径の測定(耐摩耗特性の評価)
上記(1)と同様にして試作油を調製し、(ASTM D4172)規定の方法(荷重;40kgf、回転数;1200rpm、時間;60分、温度;75℃)に準じ試験を行い、試験後の摩耗痕径を測定した。試験機には、シェル式四球摩擦試験機(高千穂精機製)を用いた。摩耗痕径は3つの固定球の垂直方向、水平方向全ての平均値とした。結果を表1に示す。
6−アミノ−1−ヘキサノール2.3g(東京化成工業製)に、窒素雰囲気下、70℃でメタンスルホン酸2.0g(和光純薬製)を滴下した。10分間攪拌後、3,3’−ジチオジプロピオン酸2.1g(和光純薬製)を添加し、120℃まで加熱し、110℃で3時間攪拌した。反応後に、反応液を室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン(和光純薬製)50mL中にゆっくり添加した。2時間攪拌後、析出した結晶を減圧ろ過し、アセトン洗浄後、3,3’−ジチオジプロピオン酸ジ(6−アミノへキシル)メタンスルホン酸塩を得た。
得られたメタンスルホン酸塩5.0gを塩化メチレン100mLで均一に溶解後、有機層を1.0質量%炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(I−2)、0.4g(収率:10.8%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
元素分析結果;C18H36N2O4S2
計算値〈C:52.91%、H:8.88%、N:6.86%、S:15.69%〉
実測値〈C:53.11%、H:9.00%、N:6.73%、S:15.45%〉
6−アミノ−1−ヘキサノール7.0g(東京化成工業製)、ヨウ化エチル28.1g(和光純薬製)、および炭酸カリウム12.4g(和光純薬製)をメタノール30mL(ナカライテスク製)、および蒸留水30mLに溶解し、60℃で6時間反応させた。反応後に、一旦、溶媒を留去し、さらに、1Torr、バス温150℃で減圧蒸留を行って、6−(N,N−ジエチル)アミノ−1−ヘキサノール3.3g(収率:31.5%)を得た。
得られた6−(N,N−ジエチル)アミノ−1−ヘキサノール2.3gに窒素雰囲気下、70℃でメタンスルホン酸1.3g(和光純薬製)を滴下した。10分間攪拌後、3,3’−ジチオジプロピオン酸1.4g(和光純薬製)を添加し、120℃まで加熱後、さらに110℃で4時間攪拌した。反応後に、反応液を室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン(和光純薬製)50mL中にゆっくり添加した。2時間攪拌後、析出した結晶をろ取し、アセトン洗浄後、3,3’−ジチオジプロピオン酸ジ[6−(N,N,N’,N’−テトラエチル)アミノヘキシル]メタンスルホン酸塩を得た。
得られたメタンスルホン酸塩4.7gを塩化メチレン200mLで均一に溶解後、有機層を1.0質量%炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(I−3)、1.0g(収率:28.9%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
元素分析結果;C26H52N2O4S2
計算値〈C:59.96%、H:10.06%、N:5.38%、S:12.31%〉
実測値〈C:60.15%、H:10.13%、N:5.44%、S:12.09%〉
6−アミノ−1−ヘキサノール5.9gに窒素雰囲気下、70℃で、メタンスルホン酸5.1g(和光純薬製)を滴下した。10分間攪拌後、4,4’−ジチオジ酪酸6.0g(東京化成工業製)を添加し、120℃まで加熱後、さらに110℃で4時間攪拌した。反応後に、反応液を室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン(和光純薬製)50mL中にゆっくり添加した。2時間攪拌後、析出した結晶をろ取し、アセトン洗浄後、4,4’−ジチオジ酪酸ジ(6−アミノへキシル)メタンスルホン酸塩を得た。
得られたメタンスルホン酸塩3.0gをクロロホルム100mLで均一に溶解させ、有機層を1.0質量%炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(I−4)、1.0g(収率:49.8%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
元素分析結果;C20H40N2O4S2
計算値〈C:55.01%、H:9.23%、N:6.42%、S:14.69%〉
実測値〈C:55.15%、H:9.33%、N:6.30%、S:14.48%〉
2−アミノ−1−ヘキサノール7.0g(アルドリッチ製)に、窒素雰囲気下、70℃でメタンスルホン酸6.1g(和光純薬製)を滴下した。10分間攪拌後、3,3’−ジチオジプロピオン酸6.3g(和光純薬製)を添加し、120℃まで加熱した。120〜129℃で、さらに3時間攪拌した。反応後に、反応液を室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン(和光純薬製)100mL中にゆっくり添加した。1時間攪拌後、析出した結晶をろ取し、50℃で乾燥後、3,3’−ジチオジプロピオン酸ジ(2−アミノへキシル)メタンスルホン酸塩を得た。
得られたメタンスルホン酸塩1.0gを塩化メチレン50mLで均一に溶解させ、有機層を1.0質量%炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(I−5)、0.2g(収率:30.9%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
元素分析結果;C18H36N2O4S2
計算値〈C:52.91%、H:8.88%、N:6.86%、S:15.69%〉
実測値〈C:52.88%、H:8.95%、N:6.81%、S:15.72%〉
6−アミノ−1−ヘキサノール7.0g(東京化成工業製)に、窒素雰囲気下、70℃で、メタンスルホン酸6.0g(和光純薬製)を滴下した。10分間攪拌後、スベリン酸5.2g(和光純薬製)を添加し、120℃まで加熱し、さらに、110℃で4時間攪拌した。反応後に、反応液を室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン(和光純薬製)50mL中にゆっくり添加した。2時間攪拌後、析出した結晶をろ取し、アセトン洗浄後、スベリン酸ジ(6−アミノへキシル)メタンスルホン酸塩を得た。
得られたメタンスルホン酸塩8.0gを塩化メチレン500mLで均一に溶解後、有機層を1.0質量%炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(I−6)2.0g(収率:37.9%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
元素分析結果;C20H40N2O4
計算値〈C:64.48%、H:10.82%、N:7.52%〉
実測値〈C:64.38%、H:10.80%、N:7.32%〉
実施例5で得られた3,3’−ジチオジプロピオン酸ジ(2−アミノヘキシル)2.2g(エステルI−5)、トリエチルアミン1.6g(和光純薬製)を塩化メチレン50mL(和光純薬製)に溶解後、窒素雰囲気下で、オレイン酸クロリド2.9g(東京化成工業製)を滴下し、室温で2時間攪拌した。反応後、反応液を蒸留水、0.5mol/Lの塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で順次洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(I−7):4.3g(収率:85.5%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
元素分析結果;C54H100N2O6S2
計算値〈C:69.18%、H:10.75%、N:2.99%、S:6.84%〉
実測値〈C:69.14%、H:10.85%、N:2.89%、S:6.70%〉
合成例1で得られたN−(2−ヒドロキシエチル)オクタデシルコハク酸イミド8.0gに、窒素雰囲気下、4−ジメチルアミノピリジン2.7g、3,3’−ジチオジプロピオン酸2.1g(和光純薬製)、水溶性カルボジイミド塩酸塩4.3g、塩化メチレン120mLを加え、室温ないし40℃で5.7時間攪拌した。反応後、反応液を0.5規定塩酸水溶液50mLで2回、5%炭酸水素ナトリウム水溶液100mLで1回、純粋100mlで2回洗浄し、有機層を分液した。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(移動相:酢酸エチル/ヘキサン)で精製し、濃縮することにより白色固体9.6g(収率99%)を得た。得られた化合物は高速液体クロマトグラフィーにより不純物を含まないことが確認され、1H−NMR測定により、目的物であることが確認された。
合成例2で得られたN−(2−ヒドロキシエチル)オクタデセニルコハク酸イミド8.0gに、窒素雰囲気下、4−ジメチルアミノピリジン2.7g、3,3’−ジチオジプロピオン酸2.1g(和光純薬製)、水溶性カルボジイミド塩酸塩4.3g、塩化メチレン120mLを加え、室温ないし40℃で4.3時間攪拌した。反応後、反応液を0.5規定塩酸水溶液50mLで2回、5%炭酸水素ナトリウム水溶液100mLで1回、純粋100mLで2回洗浄し、有機層を分液した。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(移動相:酢酸エチル/ヘキサン)で精製し、濃縮することにより白色固体7.4g(収率80%)を得た。得られた化合物は高速液体クロマトグラフィーにより不純物を含まないことが確認され、1H−NMR測定により、目的物であることが確認された。
合成例3で得られたN−(6−ヒドロキシヘキシル)オクタデシルコハク酸イミド8.0gに、窒素雰囲気下、4−ジメチルアミノピリジン1.95g、3,3’−ジチオジプロピオン酸1.67g(和光純薬製)、水溶性カルボジイミド塩酸塩3.06g、塩化メチレン80mLを加え、室温で4時間攪拌した。反応後、反応液を0.5規定塩酸水溶液50mLで2回、5%炭酸水素ナトリウム水溶液100mLで1回、純粋100mLで2回洗浄し、有機層を分液した。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(移動相:酢酸エチル/ヘキサン)で精製し、濃縮することにより白色固体6.3g(収率79%)を得た。得られた化合物は高速液体クロマトグラフィーにより不純物を含まないことが確認され、1H−NMR測定により、目的物であることが確認された。
合成例2で得られたN−(2−ヒドロキシエチル)オクタデセニルコハク酸イミド15.0gに、窒素雰囲気下、4−ジメチルアミノピリジン5.7g、3−チオジプロピオン酸3.3g(関東化学製)、水溶性カルボジイミド塩酸塩8.0g、塩化メチレン50mLを加え、室温で3時間、35℃で1時間攪拌した。反応後、反応液を0.5規定塩酸水溶液50mLで2回、5%炭酸水素ナトリウム水溶液100mLで1回、純粋100mLで2回洗浄し、有機層を分液した。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(移動相:酢酸エチル/ヘキサン)で精製し、濃縮することにより白色固体15.0g(収率86%)を得た。得られた化合物は高速液体クロマトグラフィーにより不純物を含まないことが確認され、1H−NMR測定により、目的物であることが確認された。
N−(2−ヒドロキシエチル)オクタデシルコハク酸イミド15.0gとスベリン酸3.2g(東京化成製)、4−ジメチルアミノピリジン5.1g(広栄化学製)、塩化メチレン100mL(キシダ化学製)を反応フラスコに仕込み、十分に攪拌した後、1−エチル−3−(N,N’−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(アイバイツ製)8.0gを室温で加え、塩化メチレン50mLをさらに加えた。反応液を室温で3時間、35℃で3時間、攪拌した。反応液を室温まで冷却し、0.5mol/Lの塩酸、5%炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水後、硫酸マグネシウムを減圧濾過で除去し、有機層をロータリーエバポレーターで減圧下溶媒を留去した。この反応生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開液:ヘキサン/酢酸エチル)により精製し、目的物を14.6g(収率85%)得た。
実施例9および11により得られたエステルをポリ−α−オレフィン200mLに2mmol溶解させて試験用サンプルを調整した。別途エステルを加えないポリ−α−オレフィンも用意し、これらを内燃機関用潤滑油酸化安定性試験機中、165.5℃で96時間加熱し、加熱前後の摩擦係数を、曽田式振子型摩擦試験機(神鋼造機製)を用いて測定した。動摩擦係数は振子の初期振幅、振動させた時の振幅、振動回数から算出した。結果を表5に示す。
3,3’−ジチオジプロピオン酸5.0g(和光純薬製)、4−ジメチルアミノピリジン5.8g(和光純薬製)、およびオレイルアルコール12.8g(和光純薬製)を塩化メチレン100mL(和光純薬製)に溶解し、十分攪拌した後、1−エチル−3−(N,N’−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(アイバイツ製)10.0gを加え、室温、次いで40℃で加熱・攪拌した。反応後に、反応液を室温まで冷却し、0.5mol/Lの塩酸、蒸留水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(8)、15.1g(収率:89.3%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
3,3’−チオジプロピオン酸5.0g(和光純薬製)、4−ジメチルアミノピリジン6.9g(和光純薬製)、およびオレイルアルコール15.1g(和光純薬製)を塩化メチレン100mL(和光純薬製)に溶解し、十分攪拌した後、1−エチル−3−(N,N’−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(アイバイツ製)11.8gを加え、室温、次いで40℃で加熱・攪拌した。反応後に、反応液を室温まで冷却し、0.5mol/Lの塩酸、蒸留水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で順次洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(9)、17.3g(収率:90.8%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
スベリン酸5.0g(和光純薬製)、4−ジメチルアミノピリジン7.0g(和光純薬製)、およびオレイルアルコール15.4g(和光純薬製)を塩化メチレン100mL(和光純薬製)に溶解し、十分攪拌した後、1−エチル−3−(N,N’−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(アイバイツ製)12.1gを加え、室温、次いで40℃で加熱・攪拌した。反応後に反応液を室温まで冷却し、0.5mol/Lの塩酸、蒸留水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で順次洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(10)、18.1g(収率:93.2%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
東京化成工業製のジベンジルジスルフィド(DBDS)を油類用添加剤とした以外は実施例1と同様にして試作油を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表7に示す。
また表5から、本発明の油類用添加剤は熱履歴に対する摩擦係数の経時変化が少ないことがわかる。
また、本発明の油類用添加剤は熱履歴に対する摩擦係数の経時変化が少ないことから、自動車のトランスミッション油への添加により適している。
Claims (17)
- 式(I)
[式(I)中、AおよびBは同一または異なって、単結合またはヒドロカルビレンを表し、nおよびmは同一または異なって、0〜5の整数を表し、XおよびYは同一または異なって、硫黄原子または単結合を表し、WおよびZは、同一または異なって、水素原子、式(II)
{式(II)中、R1およびR2は同一または異なって、水素原子、置換基を有していてもよいヒドロカルビル、置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルボニル、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシカルボニルを表すか、R1およびR2が隣接する窒素原子と一緒になって置換基を有していてもよい含窒素複素環基を形成する}を表すか、または式(III)
{式(III)中、R3およびR4は同一または異なって、水素原子、置換基を有していてもよいヒドロカルビルを表すか、またはR3およびR4が隣接する炭素原子と一緒になって置換基を有していてもよい環状のヒドロカルビリデンを形成する}を表す(ただし、WおよびZは、同時に水素原子を表すことはない)]で表されるエステルを含有する油類用添加剤。 - XおよびYのうち、少なくともいずれか一つが硫黄原子を表す請求項1に記載の油類用添加剤。
- XおよびYが硫黄原子を表す、請求項1に記載の油類用添加剤。
- XおよびYが単結合を表す、請求項1に記載の油類用添加剤。
- nとmの和が2〜10の整数を表す請求項1〜4のいずれかに記載の油類用添加剤。
- nとmの和が4〜8の整数を表す請求項1〜4のいずれかに記載の油類用添加剤。
- AおよびBが同一または異なって単結合、アルキレン、アルケニレン、置換基を有していてもよいシクロアルキレン、または置換基を有していてもよいアリーレンを表す、請求項1〜6のいずれかに記載の油類用添加剤。
- AおよびBが同一であり、アルキレン、または置換基を有していてもよいアリーレンを表す請求項1〜6のいずれかに記載の油類用添加剤。
- AおよびBが同一であり、炭素数1〜20のアルキレン、または置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリーレンを表す請求項1〜6のいずれかに記載の油類用添加剤。
- Wおよび/またはZが式(II)を表し、R1およびR2が同一または異なって、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル、置換基を有していてもよい炭素数3〜20のシクロアルキル、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール、置換基を有していてもよい炭素数7〜20のアラルキル、置換基を有していてもよい炭素数2〜21のアルカノイル、置換基を有していてもよい炭素数3〜21のアルケノイル、置換基を有していてもよい炭素数2〜21のアルコキシカルボニル、または置換基を有していてもよい炭素数4〜21のシクロアルキルカルボニルを表す請求項1〜9のいずれかに記載の油類用添加剤。
- Wおよび/またはZが式(II)を表し、R1およびR2が同一または異なって、水素原子、炭素数1〜20のアルキル、または炭素数2〜21のアルカノイルを表す請求項1〜9のいずれかに記載の油類用添加剤。
- 式(IV)において、R5およびR6のいずれかがオクタデシルまたはオクタデセニル基であり、他方が水素原子である、請求項12に記載の油類用添加剤。
- 式(I)においてmおよびnがともに2であり、AおよびBが同一でエチレンまたはヘキシレンである請求項13に記載の油類用添加剤。
- 請求項1〜14のいずれかに記載の油類用添加剤と、潤滑油基油とを含有する潤滑油。
- 潤滑油基油が、鉱物油、ポリ−α−オレフィン、脂肪酸エステル、ポリアルキレングリコール、リン酸エステル、シリコーン、ケイ酸エステル、ポリフェニルエーテル、アルキルベンゼン、合成ナフテン、ガスツーリキッド(GTL)および植物油からなる群より選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項16に記載の潤滑油。
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